Wärmeaustauscher und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher.
der aus Rohren. die eines der am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien aufnehmen. und aus senkrecht zu den Rohren verlaufenden und auf diese aufgepressten Rippenblechen besteht, sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei der Fertigung von Wärmeaustauschern besteht das Bestreben. möglichst billige und wirksame Konstruktionen herzustellen. Währen die üblichen Glattrohr-Wärmeaustauscher nur begrenzte Entwicklungsmöglichkeiten bieten, sind bei den mit Rippen versehenen Wärmeaustauschern mannigfaltige Formen möglich. Bei letzteren werden bekanntlich an der Seite des Aussenmediums mit schlechterer Wärmeübergangszahl Rippen angebracht. Das Medium mit günstigerer Wärmeabgabe- oder aufnahmefähigkeit strömt in Rohren oder Kanälen. Von diesen Rippenrohr-Wärmeaustauschern ist eine grosse Zahl von Varianten bekannt, wie z. B. Stachelrippen-.
Drahtrippen-. Plattenrippen- und Rippenkonstruktionen mit unterbrochenen Rippen. Bei allen diesen ist eine gute Wärmeleitverbindung zwischen Rippe und Rohr wesentlich. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist ausserdem, dass der Strömungswiderstand der Rippen gering sein muss und dass man bei geringerem Arbeitsaufwand für das Durchleiten des Aussenmediums eine günstige Wärmeübergangszahl erreichen kann. Im Interesse einer guten Wärmeleitverbindung wird das Rohr bzw. der Kanal und die Rippen möglichst aus demselben Material hergestellt oder die Verbindung wird durch Löten bzw. Schweissen hergestellt.
Auf den bedeutendsten Gebieten der Verwendung von mit Rippen versehenen Wärmaustauschern, in der Lufttechnik.
Kältetechnik. bei Trockenkühltürmen usw. haben sich die aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gefertigten Konstruktionen infolge der guten Wärmeleitfähigkeit, des geringen spezifischen Gewichtes und der günstigen Korrosionseigenschaften des Aluminiums als die wirtschaftlichsten erwiesen.
Bei Aluminium können jedoch die gewohnten Löt- und Schweissverfahren aus technologischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht angewandt werden, weshalb statt dieser die verschiedenen Pressverfahren in den Vordergrund getreten sind. Eines der verbreitesten Verfahren besteht darin, dass man an den Plattenrippen des gerippten Wärmeaustauschers eine dem Rohrdurchmesser entsprechende. flanschförmige Aufbiegung ausbildet, die Rippen auf das Rohr aufreiht und sodann das Rohr von innen aufweitet. Bei einer anderen Lösung werden zur Erzielung einer guten Wärmeleitverbindung zwischen einem dünnwandigen Rohr und einer dünnen Rippe nach je einer Rippe Abstandsringe auf das Rohr aufge zogen, die mittels Axialdruck und Aufweitung der Rohre mit den Rippen bzw. den Rohren verbunden werden.
Letzteres ist, obgleich es eine vollkommene Metallverbindung sichert, dennoch nachteilig, da die aus Rohr gefertigten Abstandsringe die Konstruktion verteuern. infolge Aufziehung der vielen Ringe die Rippenrohrfertigung erschweren und die Produktionszeit verlängern, wodurch auch die Herstellungskosten steigen.
Im Interesse der Wirtschaftlichkeit wäre es wünschenswert, dass sowohl das Rippenmaterial als auch die Rohr- bzw.
Kanalwand möglichst dünn ist. Selbstverständlich sind einer solchen Verringerung der Wandstärke durch die Technologie.
durch die gegenüber Beschädigungen geforderte Festigkeit und nicht zuletzt durch die notwendige Wärmeleitung zwischen Rippe und Rohr Grenzen gesetzt. Die üblichste Verbindung zwischen Rippe und Rohr, die darin beteht, dass auf der Rippe ein Flansch geformt und dieser dann auf das Rohr gezogen wird, sichert unter einer gewissen Materialstärke nicht mehr die nötige Steifheit und so ist der Kontakt zwischen Rohr und Blech nicht mehr vollkommen. Infolgedessen verringert sich der Wärmeübergang gegenüber einer mit vollkommenem Kontakt erzielbaren Wärmeleitung um 15-209.
Die Verringerung der Rippenblechdicke ist ausserdem begrenzt durch die verschiedenen, turbulenzbildenden Elemente, die unterhalb einer gewissen Materialstärke hinsichtlich Festigkeit nicht mehr den an sie gestellten Anforderungen entsprechen. Aus dünnem Blech hergestellte, turbulenzbildende Elemente, unterbrochene Rippen usw. sind ausserdem sehr verletzbar und die wärmeabstrahlende Konstruktion ist daher den geringsten mechanischen Einflüssen gegenüber empfindlich.
Zweck der Erfindung ist die Behebung der erwähnten Mängel und die Verwirklichung eines Wärmeaustauschers, der auch im Falle von sehr dünnem Rippenblech entsprechende Wärmeleitung zwischen Rohr und Blech sichert und dessen Festigkeit genügend gross ist. Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet. dass an den Rippenblechen im Bereich der Berührungszone von Rohr und Blech Flansche mit Versteifungen aus Eigenmaterial ausgebildet sind und dass die Rippenbleche aus Eigenmaterial gebildete Versteifungen oder aus Eigenmaterial gebildete. aus der Blechebene vorragende Lappen mit Versteifungen. ebenfalls aus Eigenmaterial. besitzen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der Flansch aus Eigenmaterial mit Stauchverdickung herauseebil- det oder mit einer Umbördelung von höchstens 1 8nu verstehen.
Das Verfahren zur Herstellung des Wärmeaustauschers ist erfindungsgomäss dadurch gekennzeichnet. dass der Flansch des Rippenbleches in mehreren Stufen tiefgezogen. sodann gelocht und schliesslich umgebördelt bzw. zurückgestaucht wird.
Der vorgeschlagene gepresste Wärmeaustauscher entspricht den an ihn gestellten wirtschaftlichen, statischen und wärmetechnischen Anforderungen: er kann nämlich bei entsprechender Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit aus wesentlich dünnwandigerem Rippenblech hergestellt werden als bisher.
Die Erfindung wird näher in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel der Ausbildung des Flansches.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel der Flanschversteifung, während
Fig. 3 einen aus Eigenmaterial gestauchten Flansch darstellt.
Fig. 4-10 führen die verschiedenen Phasen der Flanschferti ,1ung vor.
Fig. l 1-1 t zeigen verschiedene Ausführungsformen von Wärmeaustauschrippen.
Fig. 16-18 zeigen die verschiedenen Phasen der Rippengestaltung.
Fig. 19 zeigt den Querschnitt durch einen Teil eines Ausführungsbeispieles eines Wärmeaustauschers. während
Fig. In-z- weitere Beispiele von Teilen eines Wärmeaustauschers veranschaulichen.
Zunächst soll darauf hingewiesen werden. dass in den Figuren der Zeichnung jeweils nur entweder die Rippenbleche mit den Flanschen oder die Rippenbleche mit den Versteifungen bzw. mit den versteiften Lappen dargestellt sind. So befassen sich die Fig. 1-10 mit der Ausbildung des verdickten Flansches, während in den Fig. 11-^) jeweils die Ausbildung der in den Rippenblechen vorgesehenen Versteifungen bzw. der mit versteiften Lappen versehenen Rippenbleche dargestellt ist.
Selbstverständlich sind an allen Ausführungsbeispielen jeweils die vorerwähnten Teile vorhanden, auch wenn sie nicht gezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform. wo der übliche Flansch durch eine an dessen Oberteil ausgebildete Rückbördelung 7 auf eine auf der Fig. 1 links von der Mittellinie sichtbare Weise verstärkt wird. Auf der rechten Seite von Fig. 1 ist die Variante mit Ausflanschung 3 ersichtlich. Die Ausflanschung dient auch zur Abstandshaltung zwischen den Rippen. Auf Fig. 2 ist der Flansch infolge Rückbördelung des Bleches an der Stelle 4 doppelt so dick wie das Rippenblech 1. Die auf Fig. 3 - des besseren Verständnisses wegen in etwas übertriebenen Massverhältnissen - dargestellte Variante steht der besonders wirksamen Ausführung mit Abstands- und Anschlussringen am nächsten. Hier wird der Flanschring 5 aus dem starken (z.
B. 0.3 mm) Rippenblechmaterial 6 mittels Stauchung derart hergestellt, dass die Wand des Flanschringes > an der Stelle 7 stärker wird. (z. B. 0.6 mm) als das Originalblech 6. Die Höhenmasse des herausgebildeten Flansches 8 werden durch die Pressmethode und die zum Pressen zur Verfügung stehende Materialmenge bestimmt (z. B. 1,8 mm).
Durch Strecken der dem Flansch benachbarten Blechmaterialteile - zu Lasten einer geringen Herabsetzung der Blechstärke - kann jedoch auch ein höherer Flanschring ausgepresst werden.
Im Fertigungsverlauf kann die Herausbildung des Flansches, wie aus Fig. 4-7 ersichtlich. in mehreren Tiefziehstufen erfolgen. In der ersten Stufe - Fig. 1 - beginnt der Tiefziehvorgang bei einer Oberfläche mit einem grösseren Durchmesser 9 als gewünscht. durch ein geringes Auspressen des Blechmaterials 10. In den weiteren Ziehstufen wird der Durchmesser des Flansches immer geringer, seine Höhe 11. 12. 13 jedoch immer grösser (siehe Fig. 5-7). In Fig. S ist die auf Fig. 7 dargestellte Blechform gelocht und ein gerader Flansch 14 ausgebildet. Bei der Variante nach Fig. 9 erfolgt die Versteifung der Flanschform links in der Fig. durch Abwärtsbiegen des Flansches 14 in die Position 3 um z.
B. gO und rechts in der Fig. durch Rückbiegung des Flansches 14 in die Position 2 um 1 80. Letzterer Vorgang kann auch auf die in Fig. 10 dargestellte Weise durchgeführt werden. nämlich durch Stauchen der Flanschform (14 in Fig. 8 und gestrichelte Linie in Fig. 10 in die Form 5 (durchgezogene Linie). Auf diese Weise lässt sich ein äusserst steifer. einen Ring ersetzender Flansch 5 gestalten. dessen Innenmantel parallel zur Mantellinie des Rohres ausgebildet ist. daher mit dem Rohr auf einer sehr grossen Oberfläche in Berührung stehen kann. Die grosse und genaue Kontakt-Oberfläche sichert eine vollkommene Wärmeleitung zwischen Rohr und Rippen.
In gewissen Fällen sichert der Flansch auch die Abstandshaltung zwischen den Rippen dadurch, dass der Oberrand des Ringteils an das davor befindliche Blech stösst. Infolge der begrenzten Höhenabmessung des ringförmigen Flansches kann der Abstand zwischen den Blechen bei grösseren Rippenteilungen auch durch aus dem Rippenmaterial herausbiegbaren. nachstehend beschriebenen Ohren gesichert werden.
Die Ausbildung der Rippenbleche ist aus der Fig. 11-16 ersichtlich. Das Wesentliche der Ausführung ist. dass die Störung bzw. Unterbrechung der die Wärmeabgabe erschwerenden Grenzschicht durch die schon bekannte unterbrochene Anordnung der Rückbördelungen erfolgt. doch sind die unterbrochenen Rippenbleche zwecks Versteifung mit einer aus Eigenmaterial geformten Vertiefung versehen. Bei der aus Fig. 11 ersichtlichen Lösung werden die Rippenbleche 15 durch Rückbördelungen 15 zu um 180 C auf das Doppelte ihrer ursprünglichen Abmessung versteift. Abgesehen von der Versteifung ist ein weiterer Vorteil dieser Anordnung. dass die empfindlichste. von der Strömungsrichtung her gesehene Eintrittskante 16 des Rippenbleches 15 eine Verstärkung erhält.
Das Wesentliche an der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsvariante ist. dass der Querschnitt der aus Eigenmaterial herausgebildeten Rückbördelung 17. 18 und 19 Stromli nienform hat. Die Rückbördelungen mit Zeichen a in Fig. 12 besitzen eine zum Rippenblech 17 parallele Mittellinie. Die Mittellinie der Rückbördelungen mit Zeichen b ist in einem gewissen Winkel zum Rippenblech 18 angeordnet. Die Lage der Mittellinie bei den mit b bezeichneten Rückbördelungen ermöglicht eine steigende Strömung der durch den Wärmeaustauscher geleiteten Luft (siehe Pfeile). Auch die Rückbördelungen mit Zeichen c haben einen Einstellwinkel; hier strömt die Luft abwärts.
Die auf diese Weise abwechselnd in verschiedenen Winkeln angeordneten Rückbördelungen ermöglichen eine wellenlinienförmige Luftströmung. und so stösst die Herausbildung von Laminar-Grenzschichten auf Hindernisse. d. h.
die Luft ist im Strömungslauf einer intensiven Turbulenz ausgesetzt.
Die Störung der Grenzschicht kann auch mittels der auf den Fig. 13-15 dargestellten. ohrenförmig herausgebogenen Lappen 20 und 21 erfolgen, die zwecks versteifung derselben mit entsprechenden Einpressungen bzw Rückstauchungen 70a und 21a versehen sind. Ein Teil der Lappen kann so hoch ausgebildet werden, dass sie auch die Abstandhaltung zwischen den Rippenblechen sichern. Die Lappen können parallel zur Luftstromrichtung. oder mit dieser einen gewissen Winkel bildend. wechselweise ausgepresst werden.
Die Ausbildung der Lappen kann in den aus den Fig. 16-18 ersichtlichen Stufen erfolgen. In der ersten Stufe (siehe Fig. 16) wird der Lappen 22 aus dem Blech 23 herausgeschnitten. Sodann erfolgt die Aufbördelung (Fig. 17) und danach das Biegen in die gewünschte Form (Fig. 18).
Die Fertigung des Wärmeaustauschers kann aufgrund des Obenangeführten in mehreren Stufen erfolgen, die zweckentsprechend zu kombinieren sind. Zunächst erfolgt die Vorbereitung der Rippenbleche. wobei in einer der Phasen die flanschartigen Ringe herausgeschnitten bzw. gepresst werden. In der zweiten Phase folgt die Ausbildung der turbulenzbildenden Aufbördelungen bzw. Lappen. Diese Vorgänge können durch ein mehrstufiges Presswerkzeug in verschiedenen Teilphasen erfolgen. Sodann werden die Rippenbleche auf die Rohre oder Taschen aufgereiht, den Gesamthöhenmass der Flansche entsprechend axial zusammengepresst und schliesslich die Rippenbleche durch Aufweiten des Rohres fixiert.
Fig. 19 stellt einen Querschnitt eines Teiles eines mit dem empfohlenen Gerippe gefertigten Wärmeaustauschers dar. Bei der aus der Fig. 19 ersichtlichen Anordnung werden vollkommen gleichartig ausgebildete Rippenbleche 24 auf die senkrecht zu diesen verlaufenden Wärmeaustauschrohre 25 aufgepresst. Die flanschartige Ausbildung 26 oder die abstandhaltenden Lappen schliessen sich an das vorhergehende Rippenblech durch Anstoss an.
Fig. 20 zeigt eine Rippenblechanordnung, wo die Aufbördelungen 24 in jedem zweiten Blech 24 um eine Teilung versetzt angebracht sind. Die sich derart ergebende Anordnung kann so verwirklicht werden, dass die Anschlussflanschen 26 auf den Blechen 24 unterschiedlich angebracht sind. Nach Aufreihen der zweierlei ausgebildeten Bleche 24 auf das Rohr 25, entsteht die gewünschte, versetzte Anordnung der Aufbördelungen. wobei unter einen Ausschnitt ein nicht ausgeschnittener Teil kommt.
Eine versetzte Anordnung kann auch mittels der in Fig. 21 gezeigten Ausführung eines Rippenbleches 24 erreicht werden, wo aus seinem Eigenmaterial Lappen 27 je mit einer Aufbördelung 28 gebildet werden. Der Vorteil dieses letzteren, etwas komplizierten Fertigungsverfahrens ist, dass nur eine Art von Rippenblechen bzw. Lappen gefertigt werden muss.
Fig. 22 zeigt eine der möglichen Anordnungsvarianten der herausgebogenen Lappen 29 und 30, wo die Lappen ausser ihrer Rolle als Turbulenzerzeuger auch noch die Aufgabe der Luftumlenkung haben. Durch eine zweckmässige Kombination der Rippenbleche 31 kann die Luft in die gewünschte Richtung geleitet werden.
PATENTANSPRUCH 1
Wärmeaustauscher, der aus Rohren, die eines der am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien aufnehmen, und aus senkrecht zu den Rohren verlaufenden und auf diese aufgepressten Rippenblechen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rippenblechen (1, 15, 17, 18, 19, 23, 24, 31) im Bereiche der Berührungszone von Rohr (25) und Blech Flansche (5, 26) mit Versteifungen aus Eigenmaterial ausgebildet sind und dass die Rippenbleche aus Eigenmaterial gebildete Versteifun gen 15. 17, 18. 19, 24) oder aus Eigenmaterial gebildete, aus der Blechebene vorragende Lappen (20, 21, 27) mit Versteifungen (20a, 21a, 28), ebenfalls aus Eigenmaterial, besitzen.
UNTERANSPRÜCHE
1. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (5) aus Eigenmaterial mit Stauchverdickung ausgebildet ist (Fig. 3).
2. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch mit einer Rückbördelung (2) von höchstens 180 versehen ist.
3. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenbleche (15, 17, 18, 19, 24) mit parallel zum Blech verlaufenden Rückbördelungen (15 ) oder mit diesen einen Winkel einschliessenden Rückbördelungen (17, 18, 19,24) versehen sind.
4. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenbleche (15, 17, 18, 19, 24) entweder mit Rückbördelungen (15 , 24) von 180 versehen sind, so dass an den Rückbördelungen die Rippenblechstärke das Doppelte der Originalstärke ausmacht und die Mittellinie des zurückgebördelten Teiles zum betreffenden Rippenblech parallel verläuft, oder mit Rückbördelungen (17, 18 19 ) versehen sind, die auf beiden Seiten der Rippenbleche liegen und einen spitzen Winkel mit der Blechebene einschliessen.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung des Wärmeaustauschers nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch des Rippenbleches in mehrere Stufen tiefgezogen, sodann gelocht und schliesslich zurückgebördelt bzw. zurückgestaucht wird.
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Heat exchangers and processes for their manufacture
The invention relates to a heat exchanger.
the one made of pipes. which absorb one of the media participating in the heat exchange. and consists of ribbed sheets extending perpendicular to the tubes and pressed onto them, as well as a method for its production.
There is an endeavor in the manufacture of heat exchangers. to produce the cheapest and most effective constructions possible. While the usual smooth-tube heat exchangers offer only limited development possibilities, the heat exchangers provided with ribs can be of various shapes. In the latter, it is known that ribs are attached to the side of the external medium with a poorer heat transfer coefficient. The medium with more favorable heat dissipation or absorption capacity flows in pipes or channels. A large number of variants of these finned tube heat exchangers are known, such as. B. spiked ribs.
Wire rib. Plate rib and rib structures with interrupted ribs. In all of these, a good thermal connection between the fin and tube is essential. Another important aspect is that the flow resistance of the ribs must be low and that a favorable coefficient of heat transfer can be achieved with less effort for the passage of the external medium. In the interests of a good heat-conducting connection, the pipe or the channel and the ribs are made from the same material if possible, or the connection is made by soldering or welding.
In the most important areas of the use of finned heat exchangers, in ventilation technology.
Refrigeration. in the case of dry cooling towers, etc., the constructions made of light metal, in particular aluminum, have proven to be the most economical due to the good thermal conductivity, the low specific weight and the favorable corrosion properties of aluminum.
In the case of aluminum, however, the usual soldering and welding processes cannot be used for technological or economic reasons, which is why the various pressing processes have come to the fore instead. One of the most common methods consists in placing a tube diameter on the plate fins of the finned heat exchanger. forms a flange-shaped bend, lines up the ribs on the pipe and then expands the pipe from the inside. In another solution, spacer rings are drawn onto the tube after each rib to achieve a good thermal connection between a thin-walled tube and a thin rib, which are connected to the ribs or tubes by means of axial pressure and expansion of the tubes.
The latter, although it ensures a perfect metal connection, is nevertheless disadvantageous since the spacer rings made of tube make the construction more expensive. due to the winding up of the many rings make the finned tube production more difficult and extend the production time, which also increases the production costs.
In the interests of economy, it would be desirable that both the fin material and the pipe or
Channel wall is as thin as possible. Of course, such a reduction in wall thickness through technology.
Limits are set by the strength required against damage and, last but not least, by the necessary heat conduction between the rib and the tube. The most common connection between rib and tube, which consists in forming a flange on the rib and then pulling it onto the tube, no longer ensures the necessary rigidity under a certain material thickness and so the contact between tube and sheet is no longer perfect . As a result, the heat transfer is reduced by 15-209 compared to a heat conduction that can be achieved with perfect contact.
The reduction in the ribbed plate thickness is also limited by the various turbulence-forming elements which, below a certain material thickness, no longer meet the requirements placed on them in terms of strength. Turbulence-forming elements, interrupted ribs, etc. made from thin sheet metal are also very vulnerable and the heat-radiating construction is therefore sensitive to the slightest mechanical influences.
The purpose of the invention is to remedy the above-mentioned deficiencies and to implement a heat exchanger which, even in the case of very thin ribbed sheet metal, ensures appropriate heat conduction between the tube and sheet metal and whose strength is sufficiently high. The heat exchanger according to the invention of the type mentioned at the beginning is characterized. that flanges with stiffeners made of their own material are formed on the ribbed plates in the region of the contact zone between the pipe and the plate, and that the ribbed plates are formed from stiffeners made from their own material or from their own material. Tabs with stiffeners protruding from the sheet metal level. also from own material. have.
In a preferred embodiment of the subject matter of the invention, the flange is formed from its own material with a compression thickening or with a flanging of at most 1 8 nm.
The method for producing the heat exchanger is characterized according to the invention. that the flange of the ribbed plate is deep-drawn in several stages. then punched and finally flanged or upset back.
The proposed pressed heat exchanger corresponds to the economic, static and thermal requirements placed on it: namely, it can be produced from much thinner-walled ribbed sheet metal than before, given the appropriate thermal conductivity and strength.
The invention is explained in more detail in several exemplary embodiments with reference to the drawing.
Fig. 1 shows an example of the formation of the flange.
Fig. 7 shows another example of the flange stiffener while
Fig. 3 shows a flange compressed from its own material.
Fig. 4-10 show the different phases of flange production.
Fig. L 1-1 t show different embodiments of heat exchange fins.
Figures 16-18 show the various stages of rib design.
19 shows the cross section through part of an embodiment of a heat exchanger. while
Figs. In-z- illustrate further examples of parts of a heat exchanger.
It should first be pointed out. that in the figures of the drawing only either the ribbed plates with the flanges or the ribbed plates with the stiffeners or with the stiffened tabs are shown. Thus, FIGS. 1-10 deal with the formation of the thickened flange, while in FIGS. 11- ^) the formation of the reinforcements provided in the ribbed plates or the ribbed plates provided with stiffened tabs is shown.
Of course, the aforementioned parts are present in each of the exemplary embodiments, even if they are not drawn.
Fig. 1 shows an embodiment. where the usual flange is reinforced by a back flange 7 formed on its upper part in a manner visible to the left of the center line in FIG. 1. On the right-hand side of FIG. 1, the variant with flanging 3 can be seen. The flanging also serves to keep the distance between the ribs. In Fig. 2 the flange is twice as thick as the ribbed plate 1 due to the flanging of the sheet at point 4. The variant shown in Fig. 3 - for better understanding because of somewhat exaggerated proportions - is the particularly effective version with spacer and connection rings the next. Here the flange ring 5 is made of the strong (e.g.
B. 0.3 mm) Ribbed sheet material 6 produced by means of upsetting in such a way that the wall of the flange ring> at point 7 becomes thicker. (e.g. 0.6 mm) than the original sheet 6. The height dimensions of the flange 8 formed are determined by the pressing method and the amount of material available for pressing (e.g. 1.8 mm).
By stretching the sheet metal parts adjacent to the flange - at the expense of a slight reduction in sheet thickness - a higher flange ring can, however, also be pressed out.
In the course of production, the formation of the flange, as can be seen in Fig. 4-7. take place in several deep-drawing stages. In the first stage - FIG. 1 - the deep drawing process begins with a surface with a larger diameter 9 than desired. by slightly pressing out the sheet metal material 10. In the further drawing stages, the diameter of the flange becomes smaller and smaller, but its height 11.12.13 becomes larger and larger (see Fig. 5-7). In FIG. 5, the sheet metal shape shown in FIG. 7 is perforated and a straight flange 14 is formed. In the variant according to FIG. 9, the flange shape is stiffened on the left in the figure by bending the flange 14 downwards into position 3 by, for.
B. gO and on the right in the figure by bending the flange 14 back into position 2 by 1 80. The latter process can also be carried out in the manner shown in FIG. namely by upsetting the flange shape (14 in FIG. 8 and the dashed line in FIG. 10 into the shape 5 (solid line). In this way, an extremely stiff flange 5, which replaces a ring, can be designed, the inner surface of which is parallel to the surface line of the pipe The large and precise contact surface ensures perfect heat conduction between the tube and the fins.
In certain cases, the flange also ensures the spacing between the ribs in that the upper edge of the ring part abuts the sheet metal in front of it. As a result of the limited height dimension of the annular flange, the distance between the metal sheets can also be bent out of the rib material in the case of larger rib pitches. ears described below.
The formation of the ribbed plates can be seen in FIGS. 11-16. The essence of the execution is. that the disruption or interruption of the boundary layer, which makes the heat dissipation difficult, is effected by the already known interrupted arrangement of the back flanges. but the interrupted ribbed plates are provided with a recess formed from their own material for the purpose of stiffening. In the solution shown in FIG. 11, the ribbed plates 15 are stiffened by flanging 15 at 180 C to twice their original dimensions. Apart from the stiffening is another advantage of this arrangement. that the most sensitive. seen from the direction of flow, the leading edge 16 of the ribbed plate 15 is reinforced.
The essential thing about the variant embodiment shown in FIG. 12 is. that the cross-section of the back flanging 17, 18 and 19 formed from its own material has a line shape. The back flanges with the character a in FIG. 12 have a center line parallel to the ribbed plate 17. The center line of the back flanges with the character b is arranged at a certain angle to the ribbed plate 18. The position of the center line at the beading marked back allows an increasing flow of the air passed through the heat exchanger (see arrows). The flanges with the character c also have a setting angle; here the air flows downwards.
The flanges arranged alternately in this way at different angles enable a wavy air flow. and so the formation of laminar boundary layers encounters obstacles. d. H.
the air is exposed to intense turbulence in the flow.
The disturbance of the boundary layer can also be carried out by means of the methods shown in FIGS. 13-15. flaps 20 and 21 which are bent out in the shape of ears and which are provided with corresponding impressions or back upsets 70a and 21a for the purpose of stiffening them. Some of the tabs can be made so high that they also ensure the spacing between the ribbed plates. The flaps can be parallel to the direction of the air flow. or forming a certain angle with it. are pressed alternately.
The formation of the flaps can take place in the stages shown in FIGS. 16-18. In the first stage (see FIG. 16) the tab 22 is cut out of the sheet metal 23. This is followed by flanging (FIG. 17) and then bending into the desired shape (FIG. 18).
The manufacture of the heat exchanger can be carried out in several stages based on the above, which must be combined appropriately. First of all, the ribbed sheets are prepared. whereby in one of the phases the flange-like rings are cut out or pressed. In the second phase, the turbulence-forming flares or lobes are formed. These processes can be carried out in different sub-phases using a multi-stage pressing tool. The ribbed plates are then lined up on the tubes or pockets, the total height of the flanges is axially compressed accordingly and the ribbed plates are finally fixed by expanding the tube.
19 shows a cross section of a part of a heat exchanger manufactured with the recommended frame. In the arrangement shown in FIG. 19, completely identically designed ribbed plates 24 are pressed onto the heat exchange tubes 25 running perpendicular to them. The flange-like formation 26 or the spacing tabs adjoin the preceding ribbed plate by abutment.
20 shows a ribbed plate arrangement where the flanges 24 are attached in every second plate 24 offset by one pitch. The resulting arrangement can be implemented such that the connection flanges 26 are attached differently to the metal sheets 24. After the two types of metal sheets 24 have been lined up on the tube 25, the desired, staggered arrangement of the flanges is produced. with a not cut out part under a cutout.
An offset arrangement can also be achieved by means of the embodiment of a ribbed plate 24 shown in FIG. 21, where tabs 27 each with a flanged portion 28 are formed from its own material. The advantage of this latter, somewhat complicated manufacturing process is that only one type of ribbed plate or tab has to be manufactured.
22 shows one of the possible arrangement variants of the bent-out tabs 29 and 30, where the tabs, in addition to their role as turbulence generators, also have the task of deflecting air. The air can be directed in the desired direction by a suitable combination of the ribbed plates 31.
PATENT CLAIM 1
Heat exchanger, which consists of tubes that take up one of the media participating in the heat exchange and of ribbed sheets running perpendicular to the tubes and pressed onto them, characterized in that on the ribbed sheets (1, 15, 17, 18, 19, 23, 24 , 31) in the area of the contact zone between pipe (25) and sheet metal flanges (5, 26) are formed with stiffeners made of their own material and that the ribbed plates are stiffeners formed from their own material 15, 17, 18, 19, 24) or formed from their own material, tabs (20, 21, 27) with stiffeners (20a, 21a, 28), also made of their own material, protrude from the sheet metal plane.
SUBCLAIMS
1. Heat exchanger according to claim I, characterized in that the flange (5) is formed from its own material with a compression thickening (Fig. 3).
2. Heat exchanger according to claim I, characterized in that the flange is provided with a back flanging (2) of at most 180.
3. Heat exchanger according to claim I, characterized in that the ribbed plates (15, 17, 18, 19, 24) are provided with back flanges (15) running parallel to the plate or with these back flanges (17, 18, 19, 24) enclosing an angle are.
4. Heat exchanger according to dependent claim 3, characterized in that the ribbed plates (15, 17, 18, 19, 24) are either provided with back flanges (15, 24) of 180, so that the rib plate thickness is twice the original thickness on the back flanges and the center line of the flanged part runs parallel to the ribbed plate in question, or is provided with back flanges (17, 18, 19) which lie on both sides of the ribbed plates and form an acute angle with the plane of the plate.
PATENT CLAIM II
Method for producing the heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flange of the ribbed plate is deep-drawn in several stages, then perforated and finally flanged back or compressed back.
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