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Maschine zur Herstellung eines Wärmeaustauschkörpers.
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung jener Art Wärmeaustauschkörper, die aus einem Rohre aus wärmeleitendem Material und einem um dieses Rohr schraubenförmig gewickelten und darauf befestigten, aus Flachdrahtwindungen gebildeten Bande bestehen.
Die Maschine besteht erfindungsgemäss aus einer Vorrichtung zum Aufwickeln eines Drahtes auf eine feststehende Spindel zwecks Herstellung des Drahtbandes und zum gleichzeitigen schraubenförmigen, hochkantigen Aufwickeln des Drahtbandes auf die Mantelfläche des wärmeleitenden Rohres.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführungsform, u. zw. ist Fig. 1 ein Schnitt des Teiles der Maschine, der zur Herstellung des Drahtbandes und zur Befestigung desselben auf dem Rohre dient, Fig. 2 ein Querschnitt der Spindel mit Endansicht der Stossscheibe, Fig. 3 stellt drei Ansichten einer Klemme zur Sicherung der Drahtenden dar, Fig. 4 gibt eine von der Bedienungsstelle aus gesehene Ansicht der ganzen Maschine wieder, Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Maschine, Fig. 6 veranschaulicht das Herstellungsverfahren des Wärmeaustauschkörpers in grösserem Massstabe und Fig. 7 ist ein Schnitt mit rückwärtiger Ansicht der Maschine nach Linie 12-12 der Fig. 5.
Das durch die Maschine hergestellte Drahtband wird dem Rohre 1 zugeführt und um das Rohr mittels eines Bindedrahtes 7 gewickelt (Fig. 6).
Ein Ende des Drahtes 7 wird auf das Rohr geschweisst und die mit dem Rohre zur Berührung gelangende Schmalseite des Bandes 6 vorteilhaft flach gefräst, um sie der Oberfläche des Rohres gut anzupassen. Das Rohr J'kann jedoch auch schraubenförmig gefurcht sein und derart Lagerfugen für das Band 6 bilden, in welchem Falle das Abflachen von dessen Schmalseite nicht nötig ist. Nachdem das Band über die ganze Länge des Rohres schraubenförmig gewickelt wurde, wird das andere freie Ende des Bindedrahtes auf das Rohr 1 geschweisst, so dass das Band ganz steif befestigt ist. Um jedoch einen vollkommenen Wärmeaustausch zu sichern und die Steifheit und Einheitlichkeit des Rohres und der Umwicklung zu erhöhen, wird das Band auf dem Rohre angelötet.
Das Lötmittel kann weich sein oder es kann zur Befestigung des schraubenförmigen Bandes auf dem Rohre Hartlötung angewendet werden, je nach der Bestimmung des Rohres.
Der zur Herstellung des schraubenförmig gewickelten Bandes dienende Kopf der Maschine weist einen Rahmen 10 auf, welcher eine auf Kugellager montierte Hohlwelle 11 trägt. Auf der Hohlwelle 11 sitzt eine Drahtspule 12, die mittels der Blattfeder 14 gegen eine Reibungsscheibe 13 gedrückt wird. Die Blattfeder wird durch die Muffe 15 in Stellung gehalten, die mittels eines Bajonettverschlusses auf der Hohlwelle 11 lagert.
Die Spule ist von einem Gehäuse 16 umgeben, das ein Führungsrohr 17, eine Öffnung 18 und eine Spannplatte 19 aufweist (Fig. 4). Die Spannplatte verleiht der Bewegung des Drahtes einen Widerstand, der hinreicht, um den schraubenförmig auf das Rohr zu wickelnden Draht beim Umwickeln um die Spindel an deren Seitenflächen fest anzulegen, ohne den Draht zu brechen. Die Blattfeder 14 soll hiezu nicht allein herangezogen werden, da die von ihr bewirkte Spannung nicht konstant ist, sondern in dem Masse zunimmt, als die Drahtmenge auf der Spule 12 abnimmt und ihr wirksamer Halbmesser daher kleiner wird.
Das Aufwickeln des Bandes wird in der Weise eingeleitet, dass der Draht von der Spule durch die Öffnung 18 des Gehäuses 16 geführt und durch die Zinken der Spannplatte 19 aufwärts gezogen wird. Die Spannung der Spannplatte lässt sich durch Schrauben 20 regeln, die nachher mittels einer Verschlussplatte gesichert werden. Der Draht 25 wird hierauf durch ein Führungsrohr 17, das zum leichteren Auswechseln
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spindel 22 schraubenförmig gebogen werden. Das Biegen erfolgt mit Hilfe einer gehärteten Stossscheibe 23, die sich gegen die geneigte Stirnfläche der Hohlwelle 11 stützt und auf welcher der Draht während der Drehung der Hohlwelle läuft. Durch die geneigte Stossscheibe wird das Drahtband auf der Spindel 22 vorgeschoben.
Die Spindel 22 passt in eine konische Hülse einer ortsfesten hohlen Achse 24, die das Lager der Hohlwelle 11 bildet. Der hervorstehende Teil der Spindel hat flache Querschnittsform (Fig. 2) und reicht durch einen Schlitz der Stossscheibe 23, so dass der Draht 25 unter der Spindel durchleiten kann, während sich die Stossscheibe auf der Spindel durch die Drehung der geneigten Stirnfläche der Hohlwelle 11 und den Rückstoss des Drahtbandes 26 hin und her bewegt.
Das Rohr 27, um welches das Band 26 gewickelt werden soll, wird an einem Ende seiner Aussenfläche von den Backen eines federnden Spannfutters gehalten, das in den Lagern eines verschiebbaren Kopfes 37 sitzt. Die Backen werden durch einen konischen Dorn 29 erweitert, der mittels einer Flügelschraube 30 (Fig. 1 und 5) eingetrieben wird. Das Spannfutter 28 ist am Ende einer Hohlwelle 31 ausgebildet, die durch ein Zahnrad 32 geschraubt ist, wobei je nach dem Durchmesser des zu bearbeitenden Rohres verschiedene Hohlwellen benutzt werden können.
Um die Verwendung vieler Hohlwellen zu vermeiden, wird ein gewöhnliches Schraubenfutter auf der Hohlwelle 31 für eine Reihe von Rohren grösseren Durchmessers angebracht und können konische Futter für Rohre mit kleinerem Durchmesser eingezogen werden. Bei Normalarbeit mit Rohren gleichen Durchmessers ist jedoch die zuerst beschriebene Ausführungsform des Spannfutters geeignet.
Das Zahnrad 32 ist auf der Hohlwelle 31 mittels eines Federkeiles befestigt und wird von einem auf einer Spindel 82 gelagerten Zahnrad 33 gedreht. Dieses wird durch ein Zahnrad 34 angetrieben, das auf einer längsgenuteten Schraubenspindel 35 (Fig. 7) gelagert ist und durch dieselbe betätigt wird. Die Schraubenspindel erstreckt sich durch die ganze Länge eines Lagertisches 36 und reicht durch den Kopf 37, den sie, wie veranschaulicht, aus seiner Anfangsstellung gegen das andere Ende des Lagertisches 36 mitnimmt.
Die Schraubenspindel 5J wird durch ein Kegelrad 90 (Fig. 5) und durch die Kettenräder 38 und 39 betätigt, von denen das erstere auf der Achse der Riemenscheibe 40 (Fig. 7) mittels eines Federkeiles befestigt ist und von dieser angetrieben wird. Die Kettenräder 38 und 39 sind auswechselbar, um das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Hohlwelle 11 und der das Rohr 27 tragenden Hohlwelle 31 rasch ändern und den verschiedenen Durchmessern der herzustellenden Wärmeaustauschrohre anpassen zu können. Je grösser der Rohrdurchmesser ist, um so langsamer muss das Rohr gedreht werden, damit das Band gut anliegend aufgewickelt werden kann. Ein Hilfskettenrad 41 dient dazu, die schlaff Kette zu spannen und die leichte Auswechselbarkeit der Kettenräder zu ermöglichen.
Durch die Wahl geeigneter, nötigenfalls gekuppelter Kettenräder kann eine beliebig gestreckte Ausbildung des auf dem Rohre 27 eng gewickelten Drahtbandes erhalten werden, wobei jedoch eine Änderung des Riemenscheibendurchmessers die Gewindesteigung des auf dem Rohre schraubenförmig gewickelten Drahtbandes nicht beeinflusst.
Die Gewindesteigung wird durch die Grösse des auf der Achse des Kopfes 37 aufgebrachten Zahnrades 32 geregelt. Wenn die Achse herausgezogen und das Zahnrad durch ein kleineres ersetzt wird, entsteht ein enger gewickeltes Drahtband. Das Zwischenrad 33 (Fig. 1) kann in einem Schlitz 42 derart verschiebbar angeordnet sein, dass es auch mit dem kleineren Zahnrad in gutem Eingriff steht.
Das zu umwickelnde Rohr 27 wird nahe der Spindel 22, von der es das Drahtband 26 erhält, von einer Lagerhülse auf dem festen mit dem Lagertisch 36 verschraubten Kopfe 43 getragen (Fig. 4).
Während der das Klemmfutter 28 tragende Kopf 37 auf dem Lagertisch 36 gleitet, dreht sich das Rohr 27 und wird gleichzeitig durch die in dem festen Kopf 43 befindliche Lagerhülse gezogen, wobei es auf dem festen Kopfe, nahe zur Spindel, unabhängig von der Entfernung des wandernden Kopfes 37, stets gut aufsitzt.
Um die Schmalseite des Drahtbandes 26, längs der das Band mit dem Rohre 27 zur Berührung gelangt, abzuflachen, ist ein umlaufender Fräser oder eine andere geeignete Vorrichtung zweckmässig zwischen der Stossscheibe 23 und dem Rohre 27 vorgesehen, so dass die Schmalseite des Bandes 26 während der Bewegung desselben auf der Spindel 22 gefräst wird. Der Fräser wird von einem Arm des Gestelles 10 getragen und ist mit Mitteln zum Heben und Senken versehen, so dass er für Spindeln verschiedener Tiefe eingestellt werden kann und die ebene Sitzfläche des Bandes 26 in der gewünschten Breite herstellt. Der Fräser soll derart gedreht werden, dass seine Schneide so gegen die Stossscheibe 23 wirkt, als ob sie die Windungen des Drahtbandes fest zusammendrücken wollte.
Am Anfange des Herstellungsverfahrens wird eine volle Banddrahtspule 44 auf einen Tragarm 45 gesteckt (Fig. 4). Der die Exzenterscheibe 81 betätigende Hebel 47 wird nach Herausziehen des Vorsteckstifte 46 in dem in Fig. 1 durch einen Pfeil angegebenen Sinne verschwenkt. Dadurch wird die in der Exzenterscheibe 81 befindliche Achse 48 der oberen Rolle 49 eines den Draht 25 spannenden Rollenpaares 49, 50 und damit die Rolle 49 selbst von der unteren Rolle 50 abgehoben.
Das Ende des Banddrahtes 25 kann nunmehr in die ortsfeste hohle Achse 24 eingeführt, unter der
Spindel 22 durchgezogen und um einen Stift 51 der Hohlwelle 31 (Fig. 5) geschlungen werden. Die Hohl-
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welle wird hierauf durch eine Kupplungsklaue an der Welle über der Riemenscheibe 40 in Bewegung ver- setzt und der Hebel 47 in die in der Zeichnung veranschaulichte Lage zurückgeführt.
Durch die Drehung der Hohlwelle 31 und des Rohres 27 wird der Bindedraht zwischen den Rollen 49 und 50 vorgeschoben und kommt geplättet unter der Spindel 22 hervor. Nunmehr wird das ungeplättete
Ende des Drahtes ! abgeschnitten. Das neue Ende wird am Rohre 27 durch Schweissung oder mittels einer Klemme ähnlich der in Fig. 3 veranschaulichten befestigt. Dieselbe besteht aus einem Ring 52, der aus einem Metallstreifen gebildet wird, dessen Enden nach aussen vorstehen und mittels einer Schliesse 53 zusammengehalten werden. Hierauf wird ein Riemen 54 (Fig. 1) von der Leerscheibe 55 auf die feste Riemenscheibe 56 geschoben, das Spulengehäuse 16 beginnt umzulaufen und ein Drahtband um die Spindel 22 und um den Bindedraht 25 schraubenförmig zu wickeln.
Da sich der Bindedraht längs der Spindel verschiebt und um das Rohr 27 wickelt, wird das Drahtband zwischen ihm und dem Rohre festgehalten und mit der von den Rollen 49 und 50 erzeugten Spannung um das Rohr gewickelt.
Der Grad, bis zu welchem das Drahtband 26 gestreckt wird, hängt von dem Verhältnis der Geschwindigkeit seiner Erzeugung zur Umfangsgeschwindigkeit des umlaufenden Rohres 27 ab, und die
Gewindesteigung des Drahtbandes wird durch die Relativgeschwindigkeit des Rohres 27 und der
Schraubenspindel 35 bestimmt.
Das Drahtband 26 wird so lange um das Rohr gewickelt, bis der wandernde Kopf 37 das Rohr fast seiner ganzen Länge nach durch die Lagerhülse des Armes 43 gezogen hat. Der Kopf 37 kommt hierauf zum Stillstand, und das Band 26 wird nahe der Stossseheibe 23 abgeschnitten. Das Rohr 27 wird in Umdrehung erhalten, bis das restliche Ende des Drahtbandes auf das Rohr 27 gewickelt ist und ein paar Windungen des Bindedrahtes 25 angelegt sind.
Der Bindedraht 25 wird dann auf dem Rohre 27 nahe dem Ende des Drahtbandes 26 befestigt, der übrigbleibende Teil abgeschnitten und ein Fusstritt 157 niedergedrückt, der zur Betätigung des Seiles 91 des den Lagertisch 36 tragenden Querschlittens 58 dient. Dadurch wird der Schlitten 58 mit dem Rohr 27 vom Bandformer (hier von der Spindel 22) weggezogen, so dass das Ende des Bindedrahtes vorsteht.
Durch Lockerung der Flügelschraube 30 und Niederdrücken eines Hebels 59 (Fig. 5) auf den Kopf 37, der eine mit einer Nut versehene Kurbel 92 trägt, wird dieselbe von der Schraubenspindel 35 befreit, so dass der Kopf 37 nach rechts geschoben werden kann, wenn das Ende des Rohres 27 hinter dem Lager des festen Kopfes 43 zum Vorschein kommt, worauf sich das Rohr leicht entfernen lässt. Hierauf wird der Fusstritt 157 freigegeben, so dass der Schlitten 58 mittels einer Feder 60 in seine frühere Stellung zurückkehrt.
Um ein anderes Rohr mit dem Drahtband zu umwickeln, wird der Kopf 37 gegen einen Anschlag 61 geschoben, ein neues Wärmeaustauschrohr 27 in das Lager des Armes 43 eingeführt und die Flügelschraube 30 betätigt. Wenn das Ende des unter der Spindel 22 vorstehenden Bindedrahtes 25 auf dem neuen Rohre befestigt ist, wird das Rohr mittels der erwähnten Bestandteile der Maschine wieder in Bewegung versetzt und in der beschriebenen Weise mit dem Drahtband umwickelt.
Das Plätten des Bindedrahtes 25 ist nicht unbedingt notwendig, doch ist es viel leichter, das Drahtband mit einem flachen Rande als mit einem abgerundeten Rande in Stellung zu halten. Die Wirkung des flachen Randes kann auch durch Anwendung zweier nebeneinander verlaufender Drähte erreicht werden. Die Rollen 49 und 50 erzeugen eine konstante, genügend starke Spannung des Drahtes 25. Eine Vorrichtung zur Änderung des Plättungsgrades des Bindedrahtes 25 ist an der unteren Rollenachse 62 vorgesehen, deren Ende von einer Exzenterscheibe 80 getragen wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem Hebel 63 (Fig. 4), der von einer Schraube 64 teilweise gedreht und dadurch der oberen Rolle 49 mehr oder weniger genähert werden kann. Die Achse 62 der unteren Rolle 50 (Fig. 1) wird von einer Klemmbacke 75 mittels Stellschrauben 76 gehalten.
Der Antrieb des das Band bildenden Kopfes soll getrennt von dem Antrieb des das Rohr bewegenden Kopfes erfolgen. Ebenso sollen die Antriebe voneinander unabhängig geregelt werden, derart, dass sie zur selben Zeit begonnen und zu verschiedenen Zeiten beendet werden können. Es empfiehlt sich, eine Klauenkupplung zur Regelung der durch den Riemen 65 angetriebenen Riemenseheibe 40 vorzusehen, da letztere auf diese Weise entkuppelt und der Schlitten 58 bewegt werden kann. Der das Drahtband tragende Kopf soll von einer festen Riemenscheibe 56 und von einer losen Riemenscheibe angetrieben werden, um eine plötzliche Beschleunigung oder Verzögerung des Spulengehäuses 16 zu vermeiden, da sonst der durch das Gehäuse geführte Draht gebrochen oder die Spule 12 überdreht werden könnte.
Der Fortsatz 165 eines die Rollen 49 und 50 tragenden Gussstückes 66 verhindert nicht nur das Umlaufen der hohlen Achse 24, sondern ermöglicht auch mit Hilfe der in Augen des Hauptgestelles 10 sitzenden Klemmschrauben 67 (Fig. 4), dass die Spindel 22 unter einem solchen Winkel zum Rohre 27 eingestellt werden kann, dass sich das Drahtband 26 um das Rohr ohne Schwierigkeit in hochkantiger Stellung wickeln lässt. Die beste Lage der Spindel ist gewöhnlich nicht genau vertikal und ändert sich ein wenig, je nach der Härte des benutzten Drahtes.
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Das Drahtführungsrohr 11 ist so angeordnet, dass es zwecks leichter Auswechselbarkeit der Spulen abgeschwenkt werden kann.
Ein Anschlag 68 (Fig. 4) ist für den Querschlitten 58 vorgesehen und steht mit einem belasteten Hebel 69 in Eingriff, der ein einstellbares Gewicht 70 trägt und die dem Bindedraht erteilte Spannung anzeigt. Der Handhabende kann sich auf diese Weise überzeugen, dass die richtige Drahtspannung eingestellt ist und kann dieselbe dadurch regeln, dass er dem Draht 25 mittels einer Federscheibe M eine Hilfsspannung erteilt.
Die Spulen sollen mit Schaulöchern 72 versehen sein, damit der Handhabende nachsehen kann, wieviel Draht noch auf der Spule ist und ob derselbe für das nächste Rohr noch ausreicht.
In den Zeichnungen ist die an und für sich bekannte Vorrichtung zum Schweissen des Drahtes an das Rohr nicht dargestellt. Der nichtleitende, die Schweissung bewirkende Arm kann an dem festen Kopf 43 ohne Schwierigkeit befestigt und mit dem Bindedraht 25 mittels eines Fusstrittes 73a zur Berührung gebracht werden.
Der Lagertisch 36 ist mit Gelenkteilen 73 versehen (Fig. 7), die von Armen des Querschlittens 58
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Rand von Rohren verschiedenen Durchmessers mit dem am unteren Rande der Spindel 22 austretenden Bindedrahte 25 in einer Linie liegt. Der Antriebsmechanismus der Schraubenspindel und des Kopfes 37 wird durch die erwähnte Einstellung nicht beeinflusst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Maschine zur Herstellung eines Wärmeaustauschkörpers, der aus einem Rohre aus wärmeleitendem Material und einem um dieses Rohr schraubenförmig gewickelten Bande aus ebenfalls schraubenförmig gewickeltem Draht besteht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Band durch schraubenförmiges Wickeln eines Drahtes (26) bildet und eine Einrichtung, die dieses Band um das Rohr (27) wickelt.