DE19643137C2

DE19643137C2 - Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE19643137C2
Application number: DE19643137A
Authority: DE
Inventors: Haruo Kohno; Takashi Kazama; Makoto Miyauchi; Yoshikatsu Arayama; Kohtaroh Nagahara; Shunroku Sukumoda
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: KR970022200A; CN1165287A; CN1388353A; KR100227209B1; US5704424A; DE19643137A1; CN1105291C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeübertragungsrohre mit gerillten Innenflächen, bei denen auf den Innenflächen von Metallrohren Rippen ausgeformt sind gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie Verfahren zum Herstellen derselben.

Stand der Technik

Diese Typen von Wärmeübertragungsrohren mit gerillten Innenflächen werden hauptsächlich als Verdamp fungs- oder Kondensationsrohre in Wärmetauschern und dgl., in Klimageräten oder in Kühlanlagen verwendet. Seit kurzem werden Wärmeübertragungsrohre mit spiralförmigen Nuten, die über die gesamte Innenfläche ausgeformt sind und zwischen diesen Nuten ausgeformten Rippen in großem Umfang vermarktet.

Die derzeit weitestverbreiteten Wärmeübertragungsrohre werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem Rippen über die gesamte Innenfläche eines Metallrohres durch Rollen ausgeformt werden, indem ein Schwimm kern mit Spiralnuten an der äußeren Umfangsfläche über das Innere eines nahtlosen Rohrs geführt wird, das durch einen Zieh- oder Strangpreßprozeß erhalten wird. Form und Höhe der Rippen in den auf diese Weise hergestellten Rohren sind jedoch durch die Eigenschaften des Schwimmkerns begrenzt, und für das Ausmaß, in dem das Wärmeübertragungsvermögen durch Verbesserung der Rippen gesteigert werden kann, gibt es eine Grenze.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben deshalb die Anwendung des "elektrischen Nahtschweißver fahrens" untersucht, um Metallrohre in der Produktion von Wärmeübertragungsrohren zu erhalten, bei dem anstelle eines nahtlosen Rohres ein langes Metallflachmaterial in seitlicher Richtung rundgebogen wird, und die miteinander in Berührung gebrachten Seitenkanten verschweißt werden. Bei dem elektrischen Nahtschweißver fahren können die auf den Innenflächen der Wärmeübertragungsrohre auszuformenden Rippen durch Walzen auf den noch ebenen Metallflächen hergestellt werden, wodurch die Freiheit bei der Auslegung der Rippenfor men erhöht wird.

Die US 5 184 674 A offenbart ein längsverschweißtes Wärme übertragungsrohr aus Metall, das beim Herstellungsverfah ren mit einer Innenverrippung versehen wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Innenverrippung wird hierbei durch Aufwalzen auf ein metallenes Flachmaterial erzielt, das zu einem Rohr geformt und anschließend längs verschweißt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist je doch die Entstehung einer leicht welligen Außenkante des Flachmaterials, die nach dem Biegevorgang die zu ver schweißende Naht bildet. Dieser vorwiegend auf Fließvor gängen beim Walzen beruhende Effekt beeinträchtigt erheb lich die Güte der Schweißnaht.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel eines Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche, das durch eine elektri sches Nahtschweißverfahren hergestellt wird. Bei diesem Wärmeübertragungsrohr 1 handelt es sich um ein Metallrohr mit einem kreisförmigen Querschnitt, einer Vielzahl von Rippen 2, die zueinander parallel, in einem konstanten Winkel zur Rohrachse und spiralförmig über nahezu die gesamte Innenfläche angeordnet sind. Spiralnuten 3 sind jeweils zwischen benachbarten Rippen 2 ausgeformt. Außerdem verläuft ein Schweißab schnitt 4 in axialer Richtung an einer Stelle der Innenfläche des Wärmeübertragungsrohres 1, und nutförmige rippenlose Abschnitte 5, die sich in axialer Richtung erstrecken, sind zu beiden Seiten des Schweißabschnitts 4 ausgebildet, so daß die Rippen 2 durch diese rippenlosen Abschnitte 5 getrennt sind.

Es wurde jedoch festgestellt, daß die Seitenkanten des Flachmaterials B bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsrohren mit gerillter Innenfläche keine gerade Linie 5A, sondern eher eine leicht wellige Form 5B bilden, wie in Fig. 14 dargestellt. Bei Auftreten dieses Typs Wellenform 5B können sich während des Schweißens in der Kontaktfläche Lücken bilden, so daß die Qualität des Schweißabschnitts uneinheitlich werden kann. Wird also die Wellenform 5B extrem, so müssen die Seitenkanten des Flachmaterials zu einer linearen Form nachgeschnitten werden, um die Zuverlässigkeit des Schweißabschnitts zu erhöhen.

Vor kurzem durchgeführte Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung ergaben, daß die Kon densations- und Verdampfungswirkung verbessert werden kann, wenn der Überstand der Rippen im Wärme übertragungsrohr mit gerillter Innenfläche erhöht und die Querschnittsform der Rippen schlanker wird. Bei dieser Ausbildung von Rippen mit größerem Überstand ergibt sich jedoch eine noch stärker ausgeprägte Wellenform 5B, was ein Hindernis für die Verwirklichung höherer Rippen darstellt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten deshalb den Mechanismus, aufgrund dessen die in Fig. 14 dargestellte Wellenform 5B auftritt, im einzelnen und kamen zu folgendem Schluß. Da der auf das Material einwirkende Druck in den Abschnitten, in denen die Spiralnuten 3 ausgeformt werden, höher ist als in den Abschnitten, in denen die Rippen 2 ausgeformt werden, fließt Material von den Enden der Spiralnuten 3 in Richtung der rippenlosen Abschnitte 5. Aus diesem Grund bauchen sich die den Enden der Spiralnuten 3 entsprechenden Bereiche nach außen, so daß sie die Wellenform 5B bilden.

Des weiteren tritt beim Herstellen von Wärmeübertragungsrohren mit gerillter Innenfläche durch elektri sches Nahtschweißen ein zweites nachstehend beschriebenes Problem auf. Werden die Wärmeübertragungsroh re mit gerillter Innenfläche in einen Wärmetauscher eingebaut, so pendelt der Strömungsverlauf durch den Wärmetauscher hin und hör, so daß ein Arbeitsaufwand erforderlich wird, um die Wärmeübertragungsrohre parallel anzuordnen und ihre Endabschnitte mittels U-förmiger Rohre zu verbinden. In diesem Fall sieht das übliche Verfahren ein Aufweiten der Endabschnitte der Wärmeübertragungsrohre 1 zu konischen Formen mittels eines konischen Rohraufweiters P mit einer punktförmigen Spitze vor, wie in Fig. 15 dargestellt, und das anschließende Einführen und Verschweißen der Endabschnitte der U-förmigen Rohre in diese aufgeweiteten Abschnitte.

Bei diesen herkömmlichen Wärmeübertragungsrohren mit gerillter Innenfläche bilden sich jedoch während des Aufweitens der Rohre manchmal Risse in den Spiralnuten 3 neben dem Schweißabschnitt 4, wodurch die Ausbeute verringert wird.

Normalerweise wird darauf geachtet, daß die Dicke des Metallrohres im Bereich der Spiralnuten 3 über die Gesamtheit jeder Spiralnut 3 konstant ist. Deshalb darf die Festigkeit des Metallrohres im Bereich der Spiralnu ten 3 zu beiden Seiten des Schweißabschnitts nicht sehr niedrig sein.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten deshalb eine detaillierte Untersuchung dieses Phänomens durch, als deren Ergebnis sie feststellten, daß sich Risse an diese Stellen bilden, weil die Dehnbarkeit in den Schweißabschnitten 4, die relativ dick sein müssen, schlecht ist, so daß Spannungskonzentrationen an den Abschnitten in den Spiralnuten 3 nahe der Schweißabschnitte 4 auftreten, die dadurch in Umfangsrichtung einer starken Zugbelastung ausgesetzt sind, wodurch Risse leichter entstehen können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und ein Verfahren zum Herstellen desselben anzubieten, mit dem die Bildung einer Wellenform an den Kanten des Flachmaterials vermieden werden kann, während es gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit besitzt.

Zur Lösung dieser obigen Aufgabe wird ein Wärmeübertragungsrohr gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Des weiteren umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung einen Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial zwischen minde stens einem Paar Rippenformungswalzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials ein Paar Schweißabschnitte parallel zu beiden seitlichen Kanten des Flachmaterials und jeweils von den Seitenkanten getrennt und eine Vielzahl von in einem Bereich zwischen den Schweißabschnitten angeordneten Rippen aufzuwalzen, einen Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeformten Schweißab schnitten und Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Schweißabschnitte und Rippen befinden, und einen Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials erhitzt und miteinander verbunden werden.

Bei dem obengenannten Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und dem Verfahren zu dessen Herstellung wird selbst bei einem Fließen des Materials von den Enden der Nuten zu den rippenlosen Abschnit ten während des Aufwalzens der Rippen auf dem Flachmaterial dieser Materialfluß mittels der zwischen den Nuten und den rippenlosen Abschnitten ausgeformten hervorstehenden Streifenabschnitte aufgehalten, um die Bildung von Wellenformen an den Seitenkanten des Flachmaterials zu verhindern. Demzufolge können Fehler im Schweißabschnitt, die aufgrund der Wellenformen entstehen, verhindert werden, so daß die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche erhöht wird.

Darüber hinaus ist bei diesem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche ein Paar paralleler hervor stehender Streifenabschnitte zu beiden Seiten des Schweißabschnitts ausgeformt, so daß die Bereiche um die Schweißabschnitte verstärkt werden können, um die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres mit gerill ter Innenfläche auch diesbezüglich zu erhöhen.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und ein Verfahren zum Herstellen desselben anzubieten, mit dem die Entstehung von Rissen in den Nuten neben dem Schweißabschnitt während des Ausweitens vermieden werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt ein zweites Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, eine Vielzahl von auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Rippen, die gegenüber der inneren Umfangsfläche überstehen, und einen auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt, wobei die Dicke des Metallrohres in den zwischen den Rippen ausgeform ten Abschnitten so verläuft, daß sie in Richtung des Schweißabschnittes in einem Bereich um den Schweißab schnitt, in dem der Mittelpunktswinkel zwischen 30 und 90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißbereichs beträgt, zunimmt.

Bei diesem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche nimmt die Dicke des Metallrohres in den Nuten in den den Schweißabschnitt umgebenen Bereichen vom Außenseitenbereich in Richtung des Schweißabschnitts allmählich zu, so daß sich während der Rohraufweitung in den Grundabschnitten der Spiralnuten in der Nähe des Schweißabschnitts selbst dann keine Spannungskonzentrationen entwickeln können, wenn die Dehnbarkeit im dicken Schweißabschnitt schlecht ist, wodurch die Rißbildung an diesen Stellen verhindert wird. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres verbessert werden.

Ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials eine Vielzahl von gegenüber der Oberfläche überstehenden Rippen aufzuwalzen, so daß die Dicke des Flachmaterials in den Nutabschnitten zwischen den Rippen in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials innerhalb von Bereichen um die Seitenkanten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials erstrecken, zunimmt; einen Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeformten Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen befinden, und einen Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials erhitzt und miteinander verbunden werden.

Bei diesem Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche werden die Seitenkanten relativ dick ausgeführt, so daß sich die Kanten nicht ins Innere des Rohrs krümmen, wenn die Seitenkanten des Flachmaterials, auf das die Rippen aufgewalzt worden sind, verbunden und miteinander verschweißt werden, wodurch ein nach innen gerichteter Überstand des Schweißabschnitts aufgrund des Sen kens der Seitenkanten vermieden wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche auch in dieser Hinsicht verbessert wird.

Zur Lösung der obigen zweiten Aufgabe umfaßt ein drittes Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, eine Vielzahl von auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Rippen, die gegenüber der inneren Umfangsfläche über stehen, und einen auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt, wobei die Breite im Grund der zwischen den Rippen ausgeformten Nutabschnitte so verläuft, daß sie in Richtung des Schweißabschnittes in einem Bereich um den Schweißab schnitt, in dem der Mittelpunktswinkel zwischen 30 und 90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißbereichs beträgt, allmählich zunimmt.

Bei diesem Typ Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche, bei dem die Breite im Grund der Rippen im Bereich um den Schweißabschnitt so verläuft, daß sie in Richtung vom Bereich der Außenseite zur Seite des Schweißabschnittes allmählich zunimmt, wodurch selbst bei schlechter Dehnbarkeit im dicken Schweißabschnitt die Dehnbarkeit in den den Schweißabschnitt umgebenden Nuten gut ist, können sich aufgrund eines Pufferef fektes während der Rohraufweitung in den Grundabschnitten der Spiralnuten in der Nähe des Schweißab schnitts keine Spannungskonzentrationen entwickeln, wodurch die Rißbildung verhindert wird. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres verbessert werden.

Ein Verfahren zum Herstellen eines dritten Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials eine Vielzahl von gegenüber der Oberfläche überstehenden Rippen aufzuwalzen, so daß die Breite im Grund der Nutabschnitte zwischen den Rippen in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials innerhalb der Bereiche um die Seitenkan ten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials erstrecken, zunimmt; einen Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeformten Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen befinden, und einen Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials erhitzt und miteinan der verbunden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenflä che entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist eine Ansicht der Innenfläche des gleichen Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche im aufgeklappten Zustand,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs um den Schweißabschnitt des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs um den Schweißabschnitt des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Herstellen des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Rippenformungswalze der gleichen Herstellungsvorrichtung,

Fig. 7 ist eine Vorderansicht der gleichen Rippenformungswalze,

Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht der gleichen Rippenformungswalze während des Aufwalzens von Rippen auf ein Flachmaterial,

Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Endabschnitts des Flachmaterials unmittelbar nach dem Walzen,

Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Endabschnitts des Flachmaterials unmittelbar nach dem Walzen,

Fig. 11 ist eine Ansicht der Innenfläche eines zweiten Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung im aufgeklappten Zustand,

Fig. 12 ist eine Ansicht der Innenfläche eines dritten Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung im aufgeklappten Zustand,

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften herkömmlichen Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 14 ist eine vergrößerte Ansicht einer ersten Problemzone an einem Endabschnitt eines Flachmaterials nach dem Stand der Technik,

Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Problemzone an einem Endabschnitt eines Flachmaterials nach dem Stand der Technik.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innen fläche gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche 10 umfaßt ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, auf der ein Schweißabschnitt 16 vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung dieses Metallrohrs erstreckt, ein Paar hervorstehende Streifenabschnitte 18, die getrennt von, jedoch parallel zu diesem Schweißabschnitt 16 ausgeformt sind, und zahlreiche Rippen 12, die in dem Bereich seitlich vom Schweißabschnitt 16, diesen nicht enthaltend, in den Bereichen zwischen den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 ausgeformt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Rippen 12 einen konstanten Schnittwinkel (Spiralwinkel) α zur Achse, wie in Fig. 2 dargestellt, und um die Rohrachse zentrierte Spiralen. Der Wert des Spiralwinkels α wird von den gewünschten Eigenschaften des Wärmeübertragungsrohrs bestimmt, unterliegt in der vorliegenden Erfindung jedoch keiner speziellen Einschränkung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Endabschnitte jeder Rippe 12 jeweils mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 gekoppelt. Durch Ausformen der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 und Koppeln der Endabschnitte der Rippen 12 mit diesen hervorstehenden Streifenabschnitten 18 läßt sich der Effekt erzielen, die Bildung der wellenförmigen Verformungen an den Kanten des Flachmaterials B zu erschweren, wenn die Rippen 12 durch das oben erläuterte Verfahren auf die Oberfläche des Flachmaterials B aufgewalzt werden. Andererseits ist auch eine Struktur möglich, bei der die Enden der Rippen 12 nicht mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 gekoppelt sind.

Der Abstand zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 unterliegt bei der vorlie genden Erfindung keinen besonderen Einschränkungen, er sollte jedoch vorzugsweise 1 bis 7% des gesamten Umfangs der Innenfläche des Metallrohrs, besser 2 bis 5% und am besten 3 bis 4,5% betragen. Liegt der Abstand D im Bereich von 1 bis 7%, dann wird nicht nur das Auftreten welliger Verformungen an den Kanten des Flachmaterials B während des Walzens der Rippen 12 unterdrückt, sondern außerdem der Verstärkungseffekt in den Bereichen um den Schweißabschnitt durch den hervorstehenden Streifenabschnitt 18 verstärkt.

Das Ausmaß des Überstandes des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 gegenüber der Innenfläche des Metallrohrs sollte vorzugsweise 10 bis 80%, besser 15 bis 70%, des Ausmaßes des Überstandes der Rippen 12 in einem äußeren Bereich A1 betragen. Innerhalb des Bereichs von 10 bis 80% besteht nur eine geringe Gefahr, daß die hervorstehenden Streifenabschnitte 18 während des Aufweitens mit dem Rohraufweitungskegel in Berührung kommen, während aufgrund des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 gleichzeitig eine ausreichen de Verstärkung gewonnen wird.

Außerdem haben bei diesem Ausführungsbeispiel die Abschnitte der Rippen 12 in einem Bereich A2 innerhalb eines konstanten Abstands zu den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 Höhen H über der Innenfläche des Metallrohres, die allmählich in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 abnehmen, wie in Fig. 3 dargestellt. An den Kopplungsabschnitten mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 sind die Höhen ungefähr gleich denjenigen der hervorstehenden Streifenabschnitte 18, so daß die Gratlinien der Rippen 12 und die Gratlinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 kontinuierlich sind, wie in Fig. 2 dargestellt. Anderer seits sind die Höhen H der Rippen 12 im Bereich A1 der Rippen 12 außerhalb des Bereichs A2 konstant. Natürlich brauchen bei der vorliegenden Erfindung die Höhen der Rippen im Bereich A1 nicht konstant zu sein, und es ist möglich, daß die Höhen abschnittsweise verschieden sind.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sollte sich der Bereich A2 um den Schweißabschnitt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs eines Mittelpunktwinkels β = 30~90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts 16 erstrec ken. Des weiteren sollte, wie in Fig. 3 dargestellt, die Dicke des Metallrohres (in der Zeichnung mit t1~t6 gekennzeichnet) in den Spiralnuten 14 innerhalb des Bereichs A2 um den Schweißabschnitt vorzugsweise einen solchen Verlauf haben, daß sie in Richtung des Schweißabschnitts 16 allmählich zunimmt. Im anderen Bereich A1 sollte die Dicke des Metallrohres (mit tn gekennzeichnet) in den Spiralnuten 14 vorzugsweise innerhalb eines Toleranzbereichs konstant sein. Die Strich-Zweipunktlinie in der Zeichnung deutet die hypothetische Oberflä che der Innenfläche des Rohrs innerhalb des Bereichs A1 an. Die Dicke des Metallrohrs (mit t0 gekennzeichnet) in den Nutabschnitten 20 zwischen dem Schweißabschnitt 16 und dem hervorstehenden Streifenabschnitt 18 ist größer als der Maximalwert der Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 des Bereichs um den Schweißab schnitt. Die obige Beziehung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

t0 < t1 < t2 < t3 < t4 < t5 < t6 < . . . < tn.

Liegt der Mittelpunktwinkel β innerhalb des obigen Bereichs, so ist die Dehnung des Materials in den Spiralnu ten 14 über den gesamten Bereich A2 um den Schweißabschnitt ungefähr gleichmäßig, wenn das Wärmeübertra gungsrohr 10 zu einer konischen Form, wie in Fig. 15 dargestellt, aufgeweitet wird, so daß sich keine Spannun gen in den Grundabschnitten der Nuten neben dem Schweißabschnitt 14 konzentrieren und die Bildung von Rissen im Metallrohr verhindert wird. Liegt andererseits der Mittelpunktwinkel β außerhalb dieses Bereichs, kann die Bildung von Rissen im Metallrohr im Bereich A2 um den Schweißabschnitt nicht ausreichend unter drückt werden. Das bedeutet, daß bei einem Mittelpunktwinkel β kleiner als 30° der Bereich, über den sich die Dicke im Grund ändern kann, zu klein ist, so daß Spannungskonzentrationen in der Nähe des Schweißabschnitts 16 während des Aufweitens des Rohres nicht ausreichend unterdrückt werden können. Ist der Mittelpunktwinkel größer als 90°, ist der Bereich, über den die Dicke zunimmt, zu groß, so daß die Dehnung während des Rohraufweitens beeinträchtigend wirkt und im Bereich um den Schweißabschnitt 16 Spannungskonzentrationen auftreten. Ein Wert des Winkels β zwischen 50 und 80° wäre noch vorteilhafter. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und die Dicke des Metallrohrs kann über die gesamte Oberflä che konstant sein.

Die maximale Dicke t1 des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt sollte vorzugsweise 103 bis 125% der Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 betragen. Bei weniger als 103% lassen sich die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielen, und es besteht normalerweise keine Notwendigkeit für eine Dicke über 125%. Eine Dicke im Bereich von 105 bis 115% ist noch vorteilhafter.

Außerdem sollte die Dicke t0 des Metallrohrs im Nutabschnitt 20 vorzugsweise 105~135% der Dicke tn des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 des äußeren Bereichs A1 betragen. Bei weniger als 105% besteht die Möglichkeit, daß sich im Metallrohr in den Nutabschnitten 20 Risse bilden, während normalerweise keine Notwendigkeit für eine Dicke über 135% besteht.

Eine Dicke im Bereich von 110 ~ bis 125% ist noch vorteilhafter.

Die Dicke des Metallrohrs im Schweißabschnitt 16 einschließlich der Höhe des Schweißabschnitts 16 ist etwas geringer als die Dicke des Metallrohrs einschl. der Höhe der Rippen innerhalb des Bereichs A1. Im Ergebnis liegt die Spitze des Schweißabschnitts 16 in radialer Richtung etwas weiter nach außen gerichtet als die Spitzen der Rippen 12. Ragt die Spitze des Schweißabschnitts 16 weiter nach innen als die Spitzen der Rippen 12, dann können der Schweißabschnitt 16 und der Rohraufweitungskegel aneinander scheuern, wenn das Rohr aufgewei tet wird, um wärmeabstrahlende Rippen auf dem Außenumfang des Wärmeübertragungsrohrs 10 anzubringen. Des weiteren kann dann, wenn die Spitze des Schweißabschnitts 16 viel weiter außen liegt als die Spitzen der Rippen, eine Vertiefung in der Außenumfangsfläche des Rohrs an einer dem Schweißabschnitt 16 entsprechen den Stelle während des Aufweitungsprozesses eingeformt werden, wodurch der Grad der Zylindrizität des Wärmeübertragungsrohrs 10 verringert wird und die Gefahr einer Instabilität der wärmeabstrahlenden Rippen besteht.

Außerdem nehmen bei diesem Ausführungsbeispiel die Breiten W (in Fig. 4 mit W1~WS gekennzeichnet) im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zu. Im anderen Bereich A1 sind die Breiten W (als Wn gekennzeichnet) im Grund der Spiralnuten innerhalb eines Toleranzbereichs konstant. Das heißt, daß die folgende Beziehung aufgestellt werden kann:

W1 < W2 < W3 < W4 < W5 < . . . < Wn.

Auf diese Weise kann der Bruch des Metallrohrs in der Nähe des Schweißabschnitts 16 selbst dann verhindert werden, wenn sich die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14 ändern. Selbst wenn die Dicke t des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 nicht so verläuft, daß sie allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunimmt, kann deshalb der Bruch des Metallrohrs bis zu einem gewissen Grad verhindert werden, sofern die Breiten W im Grund so ausgeführt sind, daß sie allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunehmen. Umgekehrt gilt, daß selbst dann, wenn die Breiten W im Grund nicht allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zuneh mend verlaufen, der Bruch des Metallrohrs ebenfalls bis zu einem gewissen Grad verhindert werden kann, sofern die Dicken des Metallrohrs t1~t6 in den Spiralnuten 14 allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunehmen. Da dieses Ausführungsbeispiel beide Merkmale aufweist, wird die Wirkung der Bruchvermeidung noch verbessert. Außerdem kann die Wirkung der Bruchvermeidung während der Rohraufweitung aus Ausfor men der hervorstehenden Streifenabschnitt 18 erzielt werden.

Die maximale Breite W im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt sollte vorzugs weise 102~130% der Breite der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 entsprechen. Bei einer Breite unter 102% Lassen sich die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielen, und es besteht norma lerweise keine Notwendigkeit für eine Breite über 150%. Eine Dicke im Bereich von 108 bis 120% ist noch vorteilhafter.

Wenn außerdem der Mittelpunktwinkel β im Bereich A2 um den Schweißabschnitt zwischen 30 und 90° beträgt, wird die Aufweitung der Rohrwandungen innerhalb der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweiß abschnitt verbessert, wenn das Wärmeübertragungsrohr 10 zu einer konischen Form aufgeweitet wird, wie in Fig. 15 dargestellt, so daß die geringe Aufweitung am Schweißabschnitt 16 zu einem Puffereffekt beiträgt, der eine Spannungskonzentration in den Grundabschnitten der Spiralnuten 14 neben dem Schweißabschnitt 16 verhindert, wodurch die Bildung von Rissen im Metallrohr verhindert wird. Ist andererseits der Mittelpunktwin kel β kleiner als 30°, so kann kein ausreichender Puffereffekt erzielt werden, wodurch die Wirkung zur Vermei dung von Spannungskonzentrationen nahe dem Schweißabschnitt 16 während des Aufweitens des Rohrs ge schwächt wird, während sich bei einem Mittelpunktwinkel β größer als 90° das Gleichgewicht beim Aufweiten verschlechtert, so daß Spannungskonzentrationen in der Nähe des Schweißabschnitts 16 auftreten und die Rißbildung im Metallrohr nicht ausreichend verhindert werden kann. Ein vorteilhafterer Wert des Mittelpunkt winkels β sollte im Bereich von 50 bis 80° liegen.

Um die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel zu ändern, wird die Teilung der Rippen 12 über sämtliche Bereiche konstant gehalten, während die Höhen der Rippen t2 in Richtung des Schweißabschnitts 16 allmählich verringert werden, um die Grundbreiten W anzugleichen. In dieser Beschreibung sind die Grundbreiten W als Abstände in Umfangsrich tung zwischen den hypothetischen Verlängerungen der Seitenflächen der Rippen 12 und den hypothetischen Verlängerungen der Grundflächen der Spiralnuten 14 definiert.

Des weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Übergangskanten zwischen den Seitenflächen der Rippen 12 und den Grundflächen der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 gekrümmt (bogenförmig ausge führt). Andererseits haben die Übergangskanten zwischen den Seitenflächen der Rippen 12 und den Grundflä chen der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt nahezu keine Bögen oder Bögen mit Krüm mungsradien, die allmählich in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte 16 abnehmen. Als Ergebnis wird die Dehnung der Grundflächen der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 unterdrückt. Das bedeutet, daß sich bei der Aufweitung des Wärmeübertragungsrohrs 10 die gesamten Grundflächen in den Spiralnuten 14 in den Abschnitten der Spiralnuten 14 ohne Bögen dehnen, während sich nur die ungefähr ebenen Abschnitte zwischen den gekrümmten Flächen der Spiralnuten hauptsächlich in den Abschnitten mit Bögen dehnen, wodurch die Breiten im Grund der Spiralnuten 14 wirksam verringert werden.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt, und die Höben H der Rippen 12 können konstant ausgeführt sein, sofern die Dicke des Metallrohrs in den Grundabschnitten der Spiralnuten konstant sind. In diesem Fall können die Breiten W der Spiralnuten 14 entweder durch Ändern der Teilung der Rippen 12 oder durch Anbringen von Bögen im Grund der Rippen 12 wirksam angepaßt werden.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Herstellen des Wärmeübertragungsrohrs 10 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel. Bezugszeichen 30 kennzeichnet eine Abspuleinrichtung zum kontinu ierlichen Abwickeln eines metallischen Flachmaterials B mit konstanter Breite. Das abgewickelte Flachmaterial B durchläuft ein Paar Stützwalzen 32 dann eine gerillte Walze 34 und eine glatte Walze 36, die ein Paar bilden. (gemeinsam als Rillenformwalzen bezeichnet). Die gerillte Walze 34 formt den hervorstehenden Streifenab schnitt 18, die Rippen 12 und die Spiralnuten 14, wie in Fig. 8 bis 10 dargestellt. Beim vorliegenden Ausführungs beispiel werden die Rippen 12 nur auf der Vorderseite des Flachmaterials B ausgeformt, während die Rückseite eben bleibt.

Fig. 6 bis 8 sind Detailansichten der gerillten Walze 34 und der glatten Walze 36. Diese Walzen 34, 36 sind jeweils in einem Gerüst 58 gelagert, so daß sie sich um Wellen 54, 56 drehen können. Wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, umfaßt die gerillte Walze 34 eine gerillte Hauptwalze 34A mit in der äußeren Umfangsfläche ausgeformten Übertragungsnuten 62 und ein Paar seitliche Walzen 348, die an ihren beiden Seiten angebracht sind. Während die Übertragungsnuten 62 die Rippen 12 auf dem Flachmaterial B ausformen, bilden hervorste hende Streifenabschnitte 64 zwischen den Übertragungsnuten 62 die Spiralnuten 14.

Die äußere Umfangsfläche (die Spitzen der hervorstehenden Streifenabschnitte 64) im zentralen Abschnitt der gerillten Hauptwalze 34A bildet eine präzise Zylinderfläche. Andererseits sind die äußeren Umfangsflächen (die Spitzen der hervorstehenden Streifenabschnitte 64) in den beiden seitlichen Abschnitten relativ zur Achse der gerillten Hauptwalze 34A Kegelflächen, deren Außendurchmesser in Richtung der seitlichen Walzen 34B abnehmen. Im Ergebnis nimmt die Dicke des Flachmaterials B im Bereich A2 der Spiralnuten 14 allmählich in Richtung des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 zu. Außerdem sind die Tiefen der Übertragungsnuten 62 im selben Abschnitt so ausgeführt, daß sie allmählich in Richtung der Enden der gerillten Hauptwalze 34A abneh men, so daß die Höhen der auf dem Flachmaterial B ausgeformten Rippen 12 im Bereich A2 um den Schweißab schnitt in Richtung des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 abnehmen. Die die Grenzen zwischen den Übertragungsnuten 62 und den hervorstehenden Streifenabschnitten 64 bildenden Kanten der gerillten Walze 34 können entweder abgeschrägt oder ohne Abschrägung belassen werden.

Wie in Fig. 8 dargestellt, sind Nuten 60, die die hervorstehenden Streifenabschnitte bilden, um den gesamten Umfang an den Grenzen zwischen der gerillten Walze 34A und den seitlichen Walzen 34B ausgeformt. Diese die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 bilden die hervorstehenden Streifenabschnitte 18, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Flachmaterials B an Stellen erstrecken, die durch einen konstanten Abstand auf beiden Seiten des Flachmaterials B voneinander getrennt sind. Bei diesem Ausführungs beispiel sind die Querschnittsformen der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 gekrümmt, sie können jedoch wahlweise auch einen dreieckigen Querschnitt haben.

Das durch die gerillte Walze 34 und die glatte Walze 36 zum Ausformen der Nuten bearbeitete Flachmaterial B durchläuft dann ein Walzenpaar 38 (Fig. 5) und wird allmählich mittels einer Vielzahl paarweise angeordneter Formwalzen 40 zu einer Rohrform rundgebogen. Nachdem der Spalt zwischen den zu verbindenden Kanten mittels einer Rollenschere 41 gleichmäßig zugeschnitten worden ist, werden beide Kantenabschnitte beim Durchlaufen einer Induktionsheizspule 42 erwärmt. Das zu einem Rohr geformte und erwärmte Flachmaterial B wird durch ein Paar Druckwalzen 44 geführt, wo es beidseitig mit Druck beaufschlagt wird, so daß die erwärm ten Kantenabschnitte zusammengedrückt und verschweißt werden. Da das extrudierte Schweißmaterial auf der Außenfläche des auf diese Weise geschweißten Wärmeübertragungsrohrs 10 Raupen bildet, ist ein Raupen schneider zum Entfernen dieser Raupen vorgesehen.

Nach dem Entfernen der Raupen durchläuft das Wärmeübertragungsrohr 10 zur Zwangskühlung eine Kühl wanne 48 und dann eine Vielzahl von paarweise angeordneten Kalibrierwalzen 50, um es auf den vorgeschriebe nen Außendurchmesser zu schrumpfen. Das geschrumpfte Wärmeübertragungsrohr 10 wird dann auf einer Rohrwickeleinrichtung 52 aufgewickelt.

Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche beschrieben, bei dem die obige Vorrichtung verwendet wird. Bei dem Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst ein Flachmaterial B mit konstanter Breite kontinuierlich von einer Abspuleinrichtung 30 abgewickelt. Danach durchläuft das abgewickelte Flachmaterial B ein Paar Stützwalzen 32 und dann eine gerillte Walze 34 und eine Aufnahmewalze 36, die den hervorstehenden Streifenabschnitt 18, die Rippen 12 und die Spiralnuten 14 mittels der gerillten Walze 34 bilden, wie in Fig. 8 bis 10 dargestellt.

Als Werkstoff für das Flachmaterial B kann jedes Material verwendet werden, sofern es Kupfer oder eine Kupferlegierung ist, und ähnliche Wirkungen lassen sich durch die Anwendung nicht nur von desoxidiertem Kupfer (z. B. die Legierung JIS 1220), das allgemein als Material für Wärmeübertragungsrohre verwendet wird, sondern auch von sauerstoff-freiem Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen und Kupfer erzielen.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung in der Herstellung von Wärmeübertragungsrohren mit einem üblichen Außendurchmesser von 3 bis 15 mm sollte die Dicke des Flachmaterials B vor dem Formen der Nuten vorzugsweise 0,3 bis 1,2 mm betragen, und die Tiefe der im Flachmaterial B ausgeformten Spiralnuten 14 (= Höhe der Rippen 12) sollte vorzugsweise 30 bis 60% der Dicke des Flachmaterials B entsprechen. Bei der vorliegenden Erfindung können insbesondere die Höhen der Rippen 12 größer ausgeführt sein als bei herkömm lichen Produkten, wobei das Auftreten von Wellenformen an den Seitenkanten des Flachmaterials B verhindert wird, so daß in diesem Fall die Abfließfähigkeit und die turbulenzerzeugenden Wirkungen an den Spitzen der Rippen 12 verstärkt werden, wodurch sich der Vorteil eines besseren Wärmeaustauschvermögens ergibt als es mit herkömmlichen nahtlosen Rohren erzielbar ist.

Danach wird das Flachmaterial B, in dem Nuten ausgeformt sind, allmählich zu einer Rohrform rundgebogen, indem es ein Walzenpaar 38 und eine Vielzahl paarweise angeordneter Formwalzen 40 durchläuft, wie in Fig. 5 dargestellt, wonach der Abstand zwischen den zu verbindenden Kanten mittels einer Rollenschere 41 gleichmä ßig gehalten wird. Danach werden die seitlichen Kanten beim Durchlaufen einer Induktionsheizspule 42 er wärmt und zusammengedrückt und verschweißt, indem sie beim Durchlaufen eines Paars Druckwalzen 44 beidseitig mit Druck beaufschlagt werden. Da extrudiertes Schweißmaterial auf der Außenumfangsfläche des Wärmeübertragungsrohrs 10 Raupen bildet, werden diese durch einen Raupenschneider 46 entfernt.

Nach dem Entfernen der Raupen durchläuft das Wärmeübertragungsrohr 10 eine Kühlwanne 48 und wird dann auf den vorgeschriebenen Außendurchmesser geschrumpft, indem es eine Vielzahl von paarweise angeord neten Kalibrierwalzen 50 durchläuft. Das auf diese Weise geschrumpfte Wärmeübertragungsrohr 10 wird dann auf einer Rohrwickeleinrichtung 52 aufgewickelt. Diese Schritte werden jedoch auf der Vorrichtung nach Fig. 5 ausgeführt und können natürlich entsprechend dem Aufbau der Vorrichtung geändert werden.

Bei dem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und dem Verfahren zur Herstellung desselben gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird selbst bei einem Fließen des Materials von den Enden der Spiralnuten 14 zu den rippenlosen Abschnitten 66 während des Aufwalzens der Rippen 12 und der Spiralnu ten 14 auf dem Flachmaterial B dieser Materialfluß von den zwischen den Spiralnuten 14 und den rippenlosen Abschnitten 66 ausgeformten hervorstehenden Streifenabschnitten 18 aufgehalten, und die Bildung einer Wel lenformen an den Kanten des Flachmaterials B kann verhindert werden. Demzufolge können Fehler im Schweißabschnitt 16, die aufgrund dieser Wellenformen entstehen, verhindert werden, so daß die Zuverlässig keit des Wärmeübertragungsrohrs 10 mit gerillter Innenfläche erhöht wird. Außerdem wird bei diesem Wärme übertragungsrohr mit gerillter Innenfläche der Schweißabschnitt 16, der durch Rekristallisation nach dem Schweißen weichgemacht worden ist, zu beiden Seiten durch ein Paar paralleler, hervorstehender Streifenab schnitte 18 umgeben, die durch Walzen gehärtet worden sind, so daß der Bereich um den Schweißabschnitt 16 verstärkt und die relative Festigkeit um den Schweißabschnitt an einer Abnahme gehindert wird.

Außerdem nimmt bei dem Wärmeübertragungsrohr 10 mit gerillter Innenfläche gemäß diesem Ausführungs beispiel die Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14, die sich im Bereich A2 um den Schweißabschnitt befinden, in Richtung vom äußeren Bereich A1 zu den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 allmählich zu. Deshalb kann selbst bei schlechter Dehnbarkeit der Dicke des Schweißabschnitts 16 die Entstehung von Spannungskonzentrationen in den Grundabschnitten der Spiralnuten um den Schweißabschnitt 16 verhindert werden, so daß dort eine Rißbildung verhindert wird. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufwei tung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres 10 verbessert werden.

Außerdem nehmen bei dem Wärmeübertragungsrohr 10 mit gerillter Innenfläche gemäß dem obigen Ausfüh rungsbeispiel die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14, die sich im Bereich A2 um den Schweißabschnitt befinden, allmählich in Richtung von der Seite des äußeren Bereichs A1 zur Seite des hervorstehenden Streifens 18 zu, so daß selbst bei schlechter Dehnbarkeit der Spiralnuten um den Schweißabschnitt 16 die Dehnbarkeit innerhalb der Spiralnuten des Bereichs A2 um den Schweißabschnitt verbessert wird, wenn das Wärmeüberträ gungsrohr 10 mit dem Rohraufweiter P aufgeweitet wird, wodurch Spannungskonzentrationen im Grund der Spiralnuten 14 in der Nähe des Schweißabschnitts 16 aufgrund des Puffereffektes und dadurch die Rißbildung verhindert werden. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres verbessert werden.

Des weiteren ist es mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht nur möglich, ein außergewöhnliches Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche wie oben beschrieben zu erhalten, son dern die rippenlosen Abschnitte 66, die relativ dicker gemacht worden sind, werden verbunden und elektrisch nahtgeschweißt, so daß sich die rippenlosen Abschnitte 66 nicht nach innen stülpen, wenn sie zusammengebracht werden. Im Ergebnis kann der Effekt, einen einwärts gerichteten Überstand des Schweißabschnitts 16 aufgrund des Absenkens des rippenlosen Abschnitts 66 zu verhindern, verbessert werden, so daß auch in dieser Hinsicht sehr zuverlässige Wärmeübertragungsrohre mit gerillter Innenfläche hergestellt werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Obwohl beim ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur ein einstufiges Rippenwalzen durch die gerillte Walze 34 ausgeführt wurde, ist es ebenso möglich, ein mindestens zweistufiges Walzen unter Verwen dung mindestens zweier gerillter Walzen auszuführen, um Rippen in einem zweiten Walzdurchgang über den im ersten Walzdurchgang ausgeformten Rippen so zu formen, daß sich einander schneidende Rippen entstehen.

Fig. 11 zeigt die Innenfläche eines auf diese Weise hergestellten Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche im aufgeklappten Zustand, wobei die Abschnitte, die denjenigen in Fig. 2 entsprechen, identische Bezugszeichen tragen und auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Bei diesem Wärmeübertragungsrohr 10 sind im Querschnitt V-förmige Nuten 70, die die Rippen 12 schneiden, über die gesamte Oberfläche derjenigen Teile, auf denen die Rippen 12 ausgeformt sind ausgeformt, so daß diese Rippen 12 durch diese Nuten 70 getrennt und verkürzt werden, während zu beiden Seiten der Nuten 70 Überstände als neues Merkmal gebildet werden. Durch so gebildete überstehende Abschnitte 72 werden unter diesen überstehenden Abschnitten 72 dünne Nuten ausgeformt. Diese Nuten haben den Effekt, das Keimsieden im Wärmemedium zu fördern, um so die Verdampfungswirkung zu steigern. Gleichzeitig lassen sich die gleichen Effekte wie beim ersten Ausführungs beispiel erzielen.

Drittes Ausführungsbeispiel

Beim ersten Ausführungsbeispiel haben die Rippen 12 eine einfache Spiralform, gemäß der vorliegenden Erfindung können sie jedoch auch andere Formen annehmen. So hat beispielsweise das in Fig. 12 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel Rippen 12, die in der Draufsicht V- oder W-förmig aussehen und die so angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung ausgelegt sind. Bei diesen Typen V-förmiger Rippen 12 wird der Effekt, die Strömung des Wärmemediums durch das Wärmeübertragungsrohr 10 turbulent zu machen, verbessert, so daß das Wärmeaustauschvermögen erhöht werden kann. Selbstverständlich brauchen die planen Formen der Rip pen nicht V- oder W-förmig zu sein, und es sind verschiedene Modifikationen, z. B. C-Formen, möglich.

Während außerdem bei den obigen Ausführungsbeispielen die Rippen und Spiralnuten nur auf der Innenflä che des Wärmeübertragungsrohrs 1 ausgeformt sind kann die vorliegende Erfindung auch in Fällen angewendet werden, in denen Rippen und Nuten auf der Außen- und/oder Innenfläche des Wärmeübertragungsrohrs ausgeformt sind. Des weiteren ist es bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, eine Kombination zu verwirklichen, bei der eine Vielzahl in Längsrichtung geteilter kurzer Rippen gegeneinander versetzt oder entlang einer Schraubenlinie ausgeformt sind; in jedem Fall lassen sich die grundlegenden Effekte erzielen.

Außerdem ist eine Kombination möglich, bei der die hervorstehenden Streifenabschnitte 18 nicht ausgeformt werden, wenn nur der Effekt der Rißvermeidung erzielt werden soll. In diesem Fall können die Endabschnitte der Rippen 12 fortlaufend mit dem Schweißabschnitt 16 ausgeführt sein, oder Nutabschnitte 20 können zwischen den Endabschnitten der Rippen 12 und dem Schweißabschnitt ausgeformt sein. In jedem Fall ist das Merkmal, wonach die Dicke des Metallrohrs im Grund der Spiralnuten 14 in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunimmt, gleich.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Kombination auch so gewählt sein, daß eine Vielzahl kurzer Rippen gegeneinander versetzt oder entlang einer Schraubenlinie ausgeformt sind; in jedem Fall lassen sich die obenbe schriebenen grundlegenden Effekte erzielen.

BEISPIELE Experiment 1

Die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche unter Verwendung der gerillten Walze 34 mit der in Fig. 8 dargestellten Querschnittsform (erfindungsgemäßes Verfahren) und die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche unter Verwendung einer gerillten Walze, deren Form und Abmessungen mit der Ausnahme, daß die die hervorstehenden Streifenabschnittende bildenden Nuten 60 nicht ausgeformt sind, identisch mit derjenigen von Fig. 8 sind, wurden hinsichtlich der Kantenform des Flach materials nach dem Walzen miteinander verglichen.

Die Walzbedingungen waren wie folgt:

Anfangsdicke des Flachmaterials B:	0,44 mm
Werkstoff des Flachmaterials B:	desoxidiertes Kupfer
Maximale Höhe der Rippen 12:	0,20 mm
Minimale Höhe der Rippen 12:	0,08 mm
Teilung der Rippen 12:	0,44 mm
Seitenflächenwinkel der Rippen 12 (Spitzenwinkel):	53°
Breite im Grund der Spiralnuten:	0,20 mm
Dicke des Flachmaterials B in den Spiralnuten im Bereich A1:	0,30 mm
Maximale Dicke des Flachmaterials B in den Spiralnuten im Bereich A2:	0,33 mm
Tiefe der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60:	0,50 mm
Abstand zwischen der Mittellinie der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 und der Kante des Flachmaterials:	0,60 mm

Im Ergebnis trat keinerlei Welligkeit der Kanten des Flachmaterials B, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde auf, während die Kanten des Flachmaterials 13 bei dem Verfahren des Vergleichsbei spiels ohne die die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 eine deutlich wellige Form hatten.

Experiment 2

Es wurden jeweils 15 Wärmeübertragungsrohre mit gerillter Innenfläche mit der in Fig. 1 dargestellten Querschnittsform (Ausführungsbeispiel) und der in Fig. 13 dargestellten Querschnittsform (Ver gleichsbeispiel) hergestellt, dann das in Fig. 15 dargestellte Rohraufweitungsverfahren ausgeführt und die Trich teröffnungsrate bis zum Auftreten von Rissen gemessen. Die Meßwerte der Wärmeübertragungsrohre waren wie folgt:

Gemeinsame Faktoren

Außendurchmesser des Wärmeübertragungsrohrs:	9,52 mm
Werkstoff des Flachmaterials B:	desoxidiertes Kupfer
Teilung der Rippen 12:	0,44 mm
Seitenwinkel der Rippen 12 (Spitzenwinkel):	53°
Breite im Grund der Spiralnuten:	0,20 mm
Spiralwinkel:	18°
Anfangsdicke des Flachmaterials B:	0,44 mm

Ausführungsbeispiel

Maximale Höhe der Rippen 12:	0,20 mm
Minimale Höhe der Rippen 12:	0,08 mm
Dicke in den Spiralnuten 14 im Bereich A1:	0,30 mm
Maximale Dicke in den Spiralnuten 14 im Bereich A2:	0,33 mm
Dicke t0 in den Nutabschnitten 20:	0,37 mm
Tiefe der die hervorstehenden Streifenabschnitte 18:	0,40 mm
Höhe des Schweißabschnitts 16:	0,48 mm
Abstand W zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18:	0,95 mm
Breite im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A1:	0,20 mm
Maximale Breite im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2:	0,23 mm

Vergleichsbeispiel

Höhe der Rippen 12:	0,20 mm
Höhe des Schweißabschnitts 16:	0,48 mm
Breite im Grund des Spiralnuten:	0,20 mm
AL=L<Die Bedingungen beim Aufweiten des Rohres waren wie folgt:
Spitzenwinkel des Rohraufweiters:	60°

Im Ergebnis betrugt die Trichteröffnungsrate beim Auftreten von Rissen im Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche des Vergleichsbeispiels durchschnittlich das 1,30fache, während der Wert für die Ausfüh rungsbeispiele des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche dem 1,45fachen entsprach, womit bestä tigt wurde, daß im Falle des Ausführungsbeispiels das Auftreten von Rissen während des Rohraufweitungspro zesses weniger wahrscheinlich ist.

Claims

1. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche, mit:
einem Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche;
einem auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohres aus geformten Schweißabschnitt (16), der sich in axialer Rich tung des Metallrohres erstreckt; und mit
einer Vielzahl von Rippen (12),
dadurch gekennzeichnet, daß
das Wärmeübertragungsrohr (10) ein Paar hervorstehender, auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohres ausgeform ter Streifenabschnitte (18) aufweist, die parallel zum Schweißabschnitt (16) und getrennt von diesem angeordnet sind, und daß sich die Rippen (12) in einem Bereich zwi schen dem Paar hervorstehender Streifenabschnitte (18), der den Schweißabschnitt (16) nicht enthält, befinden.

2. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 1, bei dem die Rippen (12) in einem Schnittwinkel (α) zur Achse des Wärmeübertragungsrohrs (10) ausgeformt und die Enden der Rippen (12) mit den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) verbunden sind.

3. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14) in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in Bereichen zunimmt, die einen konstanten Abstand zu den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) haben; wobei die Rippen (12) so ausgeformt sind, daß ihre Höhen in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in den Bereichen (A2) abnehmen, die innerhalb des konstanten Abstands von den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) liegen; und bei dem die Dicke des Metallrohrs in den Nutabschnitten (14) zwischen dem Schweißabschnitt (16) und den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) größer ist als die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14).

4. Wärmeübertragungsrohr (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Breiten (W) im Grund der zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14) so ausgeführt sind, daß sie in einem den Schweißabschnitt (16) umgeben den Bereich, dessen Mittelpunktwinkel zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts (16) innerhalb von 30 bis 90° liegt, allmählich in Richtung des Schweißabschnitts (16) zunehmen.

5. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Abstand zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) 1 bis 7% des gesamten Umfangs der inneren Umfangs fläche des Metallrohrs entspricht.

6. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausmaß des Überstandes der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) gegenüber der Innenfläche des Metallrohrs 10 bis 80% des Ausmaßes des Überstandes der Rippen (12) gegenüber der In nenfläche des Metallrohrs beträgt.

7. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

- einem Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial (B) zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen (34, 36) hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials (B)
- a) ein Paar hervorstehender Streifenab schnitte (18) parallel zu den beiden seitlichen Kanten des Flachmaterials (B) und jeweils von den Seitenkanten getrennt,
- b) eine Vielzahl von in einem Bereich zwischen dem Paar hervorstehender Streifenabschnitte (18) angeordneter Rippen (12) aufzuwalzen, so daß die Rippen (12) in einem Schnittwinkel (α) zur Achse des Wärmeübertragungsrohrs (10) ausgeformt sind;
- einem Rohrformungsschritt, bei dem das Flachma terial (B) mit den darauf ausgeformten Schweiß abschnitten (16), Streifenabschnitten (18) und Rippen (12) durch eine Vielzahl von Formwalzen (40) geführt wird, um das Flachmaterial (B) zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Streifenabschnitte (18) und Rippen (12) befinden; und
- einem Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials (B) erhitzt und miteinander verbunden werden (Fig. 5 -Fig. 10).

8. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 7, wobei die Enden der Rippen (12) während dieses Walzschrittes mit den her vorstehenden Streifenabschnitten (18) verbunden sind.