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Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern (Heiz-oder Kühl- vorrichtungen), z. B. Radiatoren, bei welchen das äussere (zu heizende oder abzukühlende) Medium, z. B. Luft, entlang der äusseren Flächen der Vorrichtung strömt, während das innere Medium (z. B.
Warmwasser) durch ein Rohrsystem in Umlauf gehalten wird, welches gewöhnlich aus Verteilerrohren und diese zusammenfassenden Sammelrohren besteht. Zwischen den Verteilerrohren pflegt man zweckmässig noch besondere Wärmeaustauschflächen, z. B. Rippen oder Flossen, oder die Zwischenräume zwischen den Rohren überbrückende Platten vorzusehen. Als Wärmeaustauschflächen dieser Art wurden bereits mit Durchbrechungen oder Lochgruppen versehene Platten vorgeschlagen, durch welche eine sehr günstige Wärmeabgabe erzielt werden kann. Die Wärmeabgabe ist nämlich um so günstiger, je grösser sich der auf die Heizfläche berechnete Durchschnitt des nützlichen Temperaturunterschiedes zwischen Heizkörper und Luft gestaltet.
Bei durch vollen Platten gebildeten Wärmeaustauschflächen strömt je ein Anteil der Luft entlang der Plattenteile parallel zu denselben, wobei die Luft einesteils stärker erwärmt wird, was mit einer Abnahme des erwähnten nützlichen durchschnittlichen Temperaturunterschiedes verbunden ist ; andernteils entsteht entlang der Fläche, zumal die Luft gezwungen ist, auf einem längeren Wege zu strömen, eine an die Wärmeaustauschfläehe anhaftende, isolierende Luftschicht (Prandtl'sehe Grenzschicht), die nach Massgabe der Länge der Wärmeaustauschfläehe stärker wird und die Wärmeübergangszahl bedeutend verringert.
Werden dagegen die oben erwähnten, mit Durchbrechungen versehenen Wärmeaustausehfläehen verwendet, so strömt das äussere Medium, z. B. Luft, nicht parallel zu den Wärmeaustausehflächen, sondern senkrecht oder nahezu senkrecht zu denselben, in welcher Richtung die Heizflächen eine ganz geringe Abmessung besitzen (Plattenstärke), so dass das äussere Medium die Flächenteile bereits nach einer Berührung auf einem ganz gerirgen Wege verlässt, was für die Wärmeabgabe viel günstiger ist, da einesteils jeder Teil der Wärmeaustauschplatte durch noch nicht erhitzte Luft berührt wird und somit ein verhältnismässig grosser Temperaturunterschied besteht ; andersteils kann sich auf dem kurzen Strömungsweg eine stärkere isolierende Luftschicht nicht ausbilden.
Trotz dieser vom Gesichtspunkte des Wärmeaustausches grundsätzlich richtigen Vorschläge ist die Herstellung derartiger, Verteilerrohre, Sammelrohre und durchbrochene Wärmeaustauschplatten umfassender Wärmeaustauscher in manchen Fällen umständlich und kostspielig. Insbesondere ist die Sicherung einer gut wärmeleitenden, d. h. metallischen Berührung zwischen den durchbrochenen Wärmeaustauschflächen und den das innere Medium führenden Rohren mit Schwierigkeiten und verhältnismässig hohen Kosten verbunden, da die durchbrochenen Platten im allgemeinen durch Löten, Schweissen, Überziehen in einem warmen Metallbad oder durch galvanisches Überziehen an den Rohren zu befestigen sind.
Im Sinne der Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten und Kosten in der Weise vermieden, oder zumindest bedeutend verringert, dass die das innere Medium führenden Rohre, gegebenenfalls sogar auch deren Sammelrohre durch ein eigenartiges, zur Massenfabrikation geeignetes Verfahrens ganz oder teilweise aus einem Stück mit der durchbrochenen Wärmeaustauschplatte oder-platten hergestellt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass zur Erzeugung der Wärme- austauschflächen und der mit diesen aus einem Stück herzustellenden Verteilerrohre für das innere Medium von einem einzigen Block ausgegangen wird, in welchem an den für die Verteilerrohre bestimmten
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Stellen Löcher hergestellt werden, worauf der Block zu einer Platte von der gewünschten Stärke ausgewalzt wird, die flachgedrückte Löcher wieder erweitert und in den Feldern zwischen den Löchern die Durchbrechungen der Wärmeaustauschflächen hergestellt werden.
Gemäss einer vorteilhaften weiteren Ausbildung des Verfahrens, durch welches sowohl die das innere Medium führenden Rohre oder Kanäle, als auch deren Sammelrohre oder-kanäle aus einem Stück mit der durchbrochenen Platte hergestellt werden können, wird derart vorgegangen, dass an jeder der die Mündungen der Löcher begrenzenden Seiten des Blockes je ein Einschnitt hergestellt und nach erfolgtem Auswalzen des Blockes die an zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Platte infolge der Einschnitte entstehenden Lappenpaare miteinander zu Sammelrohren vereinigt werden.
Zufolge des Verfahrens gemäss der Erfindung sind die eine Vorbedingung für die richtige Wirkung des Wärmeaustauschers bildenden metallischen Berührungen in einfacher Weise, ohne jede fehlerhafte Herstellungsmöglichkeit, in der überhaupt möglichen sicherste Form schon im vorhinein, von selbst gegeben und somit erübrigt es sieh für die metallische Verbindung der Bestandteile besonders zu sorgen.
Ausserdem wird infolge des Umstandes, dass die das innere Medium führenden Rohre und gegebenenfalls deren Sammelrohre nicht besonders hergestellt oder beschafft und mit der durchbrochenen Platte verbunden werden müssen, ausser der bedeutenden Ersparnis an Arbeitskosten auch eine erhebliche Materialersparnis erreicht. Mithin besitzt der gemäss der Erfindung hergestellte Wärmeaustauscher einesteils eine sehr zuverlässige Wirkung und kann andernteils auch verhältnismässig sehr billig hergestellt werden.
In der Zeichnung sind ein Teil eines im Sinne des erfindungsgemässen Verfahrens herzustellenden Wärmeaustauschers, sowie verschiedene Massnahmen des Verfahrens bzw. der weiteren Ausbildung derselben schematisch veranschaulicht, Fig. 1 zeigt eine teilweise Seitenansicht und Fig. 2 einen lotrechten Querschnitt des Wärmeaustauschers, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Blockes, in welchem an den Stellen der Verteilerrohre für das innere Medium Bohrungen hergestellt wurden.
Fig. 4,5 und 6 veranschaulichen durch einfache schematische Linien weitere Abschnitte des Verfahrens.
Fig. 7 zeigt eine Einzelheit in grösserem Massstabe zur Veranschaulichung der Herstellung der Sammelrohre.
In Fig. 1 und 2 sind mit 1 a die durchbrochenen Felder der Wärmeaustauschplatten, mit 2 a die Verteilerrohre für das innere Medium, mit 3 a die oberen und mit 3 b die unteren Sammelrohre und schliesslich mit 6 die unten beschriebenen Ränder der Sammelrohre bezeichnet.
Zur Herstellung dieses Wärmeaustauschers wird nach Fig. 3 von einem einzigen Block, z. B. einem Ingot 1 ausgegangen, also für die Herstellung des ganzen Heizkörpers ein einziges Werkstück verwendet.
In diesem Block 1 werden an den Stellen der zum Umlauf des inneren Mediums bestimmten Verteilerrohre 2 a (Fig. 1) Löcher 2 (Fig. 3), ferner an jeder der die Mündungen und Löcher 2 begrenzenden Seiten des Blockes 1 je ein Einschnitt 3 hergestellt. Der in dieser Weise vorbereitete Block wird zu einer in Fig. 4 in übertriebenem Massstabe schematisch veranschaulichten Platte 1 a ausgewalzt, wobei die Löcher 2, wie bei 2'angedeutet, flachgedrückt werden. Jeder der einander gegenüberliegenden Ränder der Platte 1 a besteht nach erfolgtem Auswalzen infolge der Einschnitte 3, wie in Fig. 5 für das eine Ende der Platte 1 a veranschaulicht, aus zwei getrennten Lappen 5 mit einem Zwischenraum 3'.
Die während des Walzvorganges flachgedrückte Löcher 2 werden durch beliebige Mittel (z. B.
Erweiterungsstangen oder Dorne) zweckmässig, wie in Fig. 6 bei 2 a angedeutet, in eine Form von kreisförmigem Querschnitt erweitert und schliesslich an den zwischen den Rohren 2 a befindlichen Feldern die Durchbrechungen 1 a (Fig. 1) der Wärmeaustauschplatten hergestellt (ausgestanzt).
Erfahrungsgemäss haften die Wandteile der Rohre 2 a während des Walzvorganges nach Fig. 4, falls das Walzen bei nicht zu hoher Temperatur ausgeführt wird, nur dermassen aneinander, dass sie in der erwähnten Weise ungehindert auseinander gespreizt werden können ; übrigens kann im Bedarfsfalle eine Verschmelzung der die erwähnten Löcher oder Bohrungen 2 begrenzenden Flächenteile durch Überziehen oder Bestreuen mit einem an und für sich bekannten Schutzstoff sicher verhindert werden.
Die Lappen 5 werden, wie in Fig. 7 bei 5 a veranschaulicht, zu einer Röhrenform gebogen und dadurch, z. B. das obere Sammelrohr 3 a (Fig. 1 und 7) gebildet, so zwar, dass gleichzeitig die Endteile der Verteilerrohre 2 a auf eine dem Sammelrohr 3 a entsprechende Form gebogen, am äussersten Ende
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rohr 3 b (Fig. 1) hergestellt.
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