Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines zick-zack-förmigen Wärmeaustau- schers.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen nach dem Verfahren hergestellten Wärmeaustauscher.
Mit der Erfindung soll es möglich gemacht werden, solche Wärmeaustauscher sehr wirtschaftlich aus Blech herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass zwei Bleche in Zick-Zack-Form gebogen werden unter Bildung von zueinander etwa parallel verlaufenden Schenkeln und winklig zu die sen verlaufenden Stegen, wobei bei den Stegen zwi schen den beiden Blechen je ein Hohlraum gebildet wird und hernach unter Gegeneinanderdrücken benach barter Stege Zwischenräume für ein Wärmeaustausch medium zwischen den benachbarten Schenkeln beider Bleche erzeugt werden.
Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher mit ei nem Zu- und einem Abflussrohr für das Wärme- tauschmedium ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei übereinanderliegenden, zick-zack-förmig gebo genen, randverschweissten Blechen besteht, die beiden mit Abzweigöffnungen versehenen Rohre für den Zu- fluss und den Abfluss des Wärmeaustauschmediums parallel nebeneinander liegen,
zwischen benachbarten Schenkeln der beiden Bleche spaltförmige Hohlräume vorhanden sind, welche sich quer zum Zu- und zum Abflussrohr erstrecken und im Bereich der Abzweig öffnungen je ein Kanal zwischen den beiden Blechen vorhanden ist, welcher je zwei benachbarte, spaltför- mige Hohlräume verbindet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Heizkörper in einem ersten Herstellungsstadium.
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Heizkörper im Fertigzustand.
Der Wärmeaustauscher wird nachfolgend in Form eines Heizkörpers beschrieben, wie er beispielsweise für Zentralheizungen in Wohnhäusern verwendbar ist. Der Heizkörper besteht aus zwei übereinanderliegen- den Blechen a, b, die zick-zack-förmig gebogen und mit einem Zuleitungs- und einem Ableitungsrohr für das Wärmeaustauschmedium, im vorliegenden Fall Heisswasser, versehen sind.
Die beiden Bleche a, b werden vorerst im flachen Zustand einzeln mit einer Mehrzahl von länglichen, voneinander distanzierten, wannenartigen Vertiefun gen versehen, die vor dem obern und untern Ende des Bleches endigen. Die Vertiefungen in den Blechen a, b sind zueinander um die Länge e versetzt, und zwar in einer Weise, dass die Vertiefungen parallel verscho ben sind. Ferner werden in der Mitte zwischen zwei Vertiefungen eines und desselben Bleches, nahe an den Randpartien, oben und unten etwa quadratförmige Vertiefungen 5 eingepresst.
Die derart vorbereiteten Bleche werden anschliessend an ihren Randpartien zusammengeschweisst, gelötet oder verklebt, und zwar so, dass die Vertiefungen nach entgegengerichteten Sei ten liegen, d.h., dass in den Blechen von aussen beid seitig Wölbungen sichtbar sind. Die beiden derart mit- einander verbundenen Bleche werden hierauf in,
einem Presswerkzeug zick-zack-förmig gebogen, Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so dass also Parallelschenkel 1, 2 und Stege 3, 4 entstehen. Die Parallelschenkel 1, 2 liegen direkt aufeinander oder sind lediglich durch einen geringen Spalt, dar sich beim Herstellungspro- zess zufällig ergibt, voneinander getrennt.
Zwischen den Stegen 3 und 4 ist ein im Querschnitt segmentförmiger Hohlraum 11 vorhanden, der sich über die Höhe des Heizkörpers erstreckt mit Ausnahme des obern und untern Streifens, bei denen die Bleche der Stege 3, 4 aneinander anliegen. Der Steg 4 verläuft rechtwinklig zum Parallelschenkel 2.
Die Erzeugung dieser Zick- Zack-Form erfolgt in der Weise, dass mittels Press- stempel und Matrize die beiden übereinanderliegenden Bleche zusammen in die dargestellte Zick-Zack-Form gepresst werden, wobei jeweils eine U-förmige Ver formung schrittweise nach der andern erfolgt. Die Ab stände c, d der sich nach verschiedenen Seiten öffnen den Rinnen sind gleich gross, da bei der Herstellung die beiden Bleche abwechslungsweise gedreht und so mit mit dem gleichen Werkzeug bearbeitet werden können.
Zur Bildung eines für den Heisswasser-Durchfluss ausreichenden Raumes folgt hierauf ein weiterer Press- vorgang, indem nämlich die Stege 3 und 4 gegenein ander gedrückt werden, bis die beiden Bleche a, b im Bereiche dieser Stege geradlinig verlaufen und gegeneinander anliegen wobei der Hohlraum 11 verschwindet. Dieses Zusammenpressen erfolgt beid seitig, d. h. in Fig. 1 werden sowohl die oben als auch die unten liegenden Hohlräume 11 verschwinden.
Dies bewirkt, dass die beiden Bleche eine Form annehmen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wobei also zwischen je zwei benachbarten Parallelschenkeln 1 und 2 ein dem Durchfluss des Heisswassers dienender, spalt- förmiger Zwischenraum 8 entsteht. Dieser Zwischen raum 8 erstreckt sich über die ganze Länge der frühe ren Vertiefung 5. Je nach dem verwendeten Material, dem Krümmungsradius der Vertiefung und weiteren Faktoren ist es möglich, dass die Breite dieses Zwi schenraumes nicht genau konstant bleibt.
Als Folge dieses Pressvorganges verlaufen die beiden Parallel schenkel 1, 2 zu den benachbarten Parallelschenkeln 1', 2' nicht mehr genau parallel, sondern die Breiten c, d verengen sich leicht gegen die Öffnungsseite hin.
Zur Herstellung der Durchflussverbindung für das Heisswasser wird hierauf im Bereich der einen Rand partie eine Zuleitung 10 sowie in der Nähe der andern Randpartie eine nicht sichtbare, parallel zur Zuleitung 10 verlaufende Ableitung mit den Blechen verbunden, was vorzugsweise durch Schweissen geschieht. Hierbei wird ein entlang seiner Längsseite offener, gelochter Kanal verwendet, so dass mit der Schweisselektrode ein bequemer Zugang zu den Schweissstellen möglich ist.
Nach dem Verschweissen des Kanales mit dem Blech a wird der Kanal unter Bildung eines geschlossenen Rohres so zusammengedrückt, dass ein etwa runder Querschnitt entsteht, worauf ein Zusammenschweissen der Längsnaht, beispielsweise mit einer Rollenschweiss- maschine, stattfindet. Das gleiche wird auch mit dem Abflussrohr vorgenommen.
Für die Zirkulation des Wassers ist bei jedem Steg ein Loch 9 vorhanden, das sich durch die Wandung des Rohres 10 sowie durch das Blech a hindurcher- streckt, so dass also Flüssigkeit vom Rohr 10 über das Loch 9 in den Kanal 12 und von dort in den spalt- förmigen Zwischenraum 8 fliessen kann. Diese Löcher 9 werden vor der Zusammenschweissung der Längs naht des Rohres 10 angebracht.
Da die Stege 4 nur gerade im Bereich der Rohranschlüsse mit etwa qua dratischen Vertiefungen 5 versehen sind und auf der übrigen Länge dieser Stege die beiden Bleche a und b satt gegeneinander anliegen, ist somit die Flüssigkeit gezwungen, vom Kanal 12 entlang des Hohlraumes 8 zu fliessen, worauf sie erst am andern Ende dieses Zwischenraumes durch die konstruktiv gleich ausge bildete Abflussleitung wegfliessen kann. Auf ihrem Durchströmweg gibt die Flüssigkeit ihre Wärme an die beiden Bleche a und b ab, von wo sie an die Umge bungsluft übertragen wird.
Folgende Abmessungen des Heizkörpers haben sich in der Praxis bewährt: c = 3 bis 4 cm, e = 6 bis 8 cm, Höhe = 10 bis 100 cm, Abstand der Lochmitte bis zum Blechrand --_ 2 bis 3 cm, Materialdicke = 0,8 bis 1,5 mm. Material: Tiefziehstahlblech.
Die Einpressungen 5 können auch nur auf der dem Zuflussrohr zugewandten Seite angebracht werden (Fig. 2), oder aber zusätzlich auch auf der zu ihr parallelen, abgewandten Seite (Fig. 1).
Ausser für Heizkörper lässt sich dieser Wärmeaus- tauscher auch für andere Wärme- oder Kühlmedien als Wasser verwenden und statt für eine Erwärmung auch zur Kühlung einsetzen.
Anstelle einer Zick-Zack-Form mit im Querschnitt zueinander rechtwinklig stehenden Schenkeln liesse sich dieser Wärmeaustauscher auch etwas auseinan- dergezogen denken, wobei also die Schenkel mit, den Stegen einen stumpfen Winkel bilden.
Ferner wäre es möglich, anstelle einer - im Quer schnitt betrachtet - Rechteckform des Heizkörpers eine Wellenform zu wählen. In diesem Fall müsste durch entsprechende Wahl der Krümmungsradien im Bereich der Stege 3, 4 ebenfalls dafür gesorgt werden, dass ein Hohlraum 11 gebildet wird, wobei nach der Fertigbearbeitung die Bogenform beibehalten wird.
Eine Ausführungsvariante zum beschriebenen Her stellungsverfahren besteht darin, dass die Bleche ein zeln zuerst in Zick-Zack-Form gebogen, hernach die Vertiefungen 3 und 5 gepresst und anschliessend die beiden derart vorgeformten Bleche zusammengefügt und an den Kanten verschweisst werden. Die erst be schriebene Art des Herstellungsverfahrens ist jedoch wirtschaftlicher.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Heizkörpers besteht darin, dass er sehr lang fabriziert werden kann, wo durch eine Anpassung an räumliche Verhältnisse er leichtert wird. Ausserdem kann auch die Höhe inner halb der durch die Werkzeuglänge gegebenen Begren zung weitgehend variiert werden.
Method for Manufacturing a Heat Exchanger The invention relates to a method for manufacturing a zig-zag-shaped heat exchanger.
The invention also relates to a heat exchanger produced by the method.
The invention is intended to make it possible to produce such heat exchangers very economically from sheet metal.
The method according to the invention is characterized in that two sheets are bent in a zigzag shape with the formation of legs extending approximately parallel to one another and at an angle to these extending webs, with the webs between tween the two sheets each forming a cavity and afterwards, by pressing against each other adjacent webs, spaces for a heat exchange medium are generated between the adjacent legs of both sheets.
The heat exchanger according to the invention with an inlet and an outlet pipe for the heat exchange medium is characterized in that it consists of two superimposed, zigzag-shaped bent, edge-welded sheets, the two pipes provided with branch openings for the inflow and the outflow of the heat exchange medium are parallel to each other,
between adjacent legs of the two sheets there are gap-shaped cavities, which extend transversely to the inlet and outlet pipe and in the area of the branch openings there is a channel between the two sheets, which connects two adjacent, gap-shaped cavities.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. They show: FIG. 1 a cross section through a heating element in a first manufacturing stage.
Fig. 2 shows a cross section through the radiator in the finished state.
The heat exchanger is described below in the form of a radiator, such as can be used, for example, for central heating in residential buildings. The radiator consists of two sheets a, b, one on top of the other, bent in a zigzag shape and provided with a supply pipe and a discharge pipe for the heat exchange medium, in the present case hot water.
The two sheets a, b are initially provided individually in the flat state with a plurality of elongated, spaced apart, tub-like recesses that end in front of the upper and lower ends of the sheet. The depressions in the metal sheets a, b are offset from one another by the length e, in such a way that the depressions are parallel shifted. Furthermore, approximately square-shaped depressions 5 are pressed in in the middle between two depressions of one and the same sheet, close to the edge areas, above and below.
The metal sheets prepared in this way are then welded, soldered or glued together at their edge areas, in such a way that the depressions are facing opposite sides, i.e. that curvatures are visible on both sides of the sheets from the outside. The two sheets connected to one another in this way are then
a pressing tool bent in a zigzag shape, as shown in FIG. 1, so that parallel legs 1, 2 and webs 3, 4 are created. The parallel legs 1, 2 lie directly on top of one another or are only separated from one another by a small gap, which occurs randomly during the manufacturing process.
Between the webs 3 and 4 there is a hollow space 11 with a segmental cross section, which extends over the height of the radiator with the exception of the upper and lower strips, in which the metal sheets of the webs 3, 4 rest against one another. The web 4 runs at right angles to the parallel leg 2.
This zigzag shape is created in such a way that the two superimposed sheets are pressed together into the zigzag shape shown by means of a press ram and die, with one U-shaped deformation taking place one after the other. The distances c, d of the grooves that open on different sides are the same size, since the two metal sheets are rotated alternately during manufacture and can thus be processed with the same tool.
To create a space sufficient for the flow of hot water, this is followed by a further pressing process, namely by pressing the webs 3 and 4 against each other until the two sheets a, b run in a straight line in the area of these webs and lie against each other, with the cavity 11 disappears. This compression takes place on both sides, i.e. H. In Fig. 1, both the upper and lower cavities 11 will disappear.
This has the effect that the two metal sheets assume a shape as shown in FIG. 2, with a gap-shaped space 8 serving for the flow of hot water being created between each two adjacent parallel legs 1 and 2. This intermediate space 8 extends over the entire length of the earlier ren recess 5. Depending on the material used, the radius of curvature of the recess and other factors, it is possible that the width of this inter mediate space does not remain exactly constant.
As a result of this pressing process, the two parallel legs 1, 2 are no longer exactly parallel to the adjacent parallel legs 1 ', 2', but the widths c, d narrow slightly towards the opening side.
To establish the flow connection for the hot water, a feed line 10 is then connected to the sheet metal in the area of one edge section and a non-visible discharge line running parallel to the feed line 10 near the other edge section, which is preferably done by welding. A perforated channel that is open along its long side is used here so that the welding electrode can easily access the welding points.
After the channel has been welded to the sheet metal a, the channel is compressed to form a closed tube so that an approximately round cross-section is created, whereupon the longitudinal seam is welded together, for example with a roller welding machine. The same is done with the drain pipe.
For the circulation of the water there is a hole 9 at each web, which extends through the wall of the pipe 10 and through the sheet metal a, so that liquid from the pipe 10 via the hole 9 into the channel 12 and from there into the gap-shaped space 8 can flow. These holes 9 are attached before the welding of the longitudinal seam of the pipe 10.
Since the webs 4 are only provided with approximately quadratic depressions 5 in the area of the pipe connections and the two sheets a and b are in full contact with one another over the remaining length of these webs, the liquid is thus forced to flow from the channel 12 along the cavity 8 whereupon it can only flow away at the other end of this space through the structurally identical drainage line. On its flow path, the liquid releases its heat to the two sheets a and b, from where it is transferred to the ambient air.
The following dimensions of the radiator have proven themselves in practice: c = 3 to 4 cm, e = 6 to 8 cm, height = 10 to 100 cm, distance from the center of the hole to the edge of the sheet --_ 2 to 3 cm, material thickness = 0, 8 to 1.5 mm. Material: deep-drawn sheet steel.
The impressions 5 can also be applied only on the side facing the inflow pipe (FIG. 2), or additionally also on the side facing away from it parallel to it (FIG. 1).
In addition to radiators, this heat exchanger can also be used for other heating or cooling media than water and can also be used for cooling instead of heating.
Instead of a zigzag shape with legs that are at right angles to one another in cross-section, this heat exchanger could also be thought of as being drawn apart, with the legs forming an obtuse angle with the webs.
It would also be possible, instead of a - viewed in cross section - to choose a rectangular shape of the radiator a wave shape. In this case, by appropriate selection of the radii of curvature in the area of the webs 3, 4, it would also have to be ensured that a cavity 11 is formed, the arched shape being retained after the finishing.
A variant of the manufacturing process described here is that the sheets are first bent individually in a zigzag shape, then the depressions 3 and 5 are pressed and then the two sheets preformed in this way are joined and welded at the edges. The only type of manufacturing process described is more economical.
A major advantage of this radiator is that it can be manufactured for a very long time, where it is made easier by adapting to spatial conditions. In addition, the height can be largely varied within the limitation given by the tool length.