DE1002275B - Verfahren zur Herstellung von Waermeaustauschern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern, insbesondere von Wärmeaustauschern für Kühlanlagen, bei denen ein Paar aufeinandergelegte Metallplatten in bestimmten Bereichen durch Schweißen miteinander verbunden und dann in den übrigen Bereichen durch ein Druckmedium getrennt werden, wobei zwischen den Platten Durchgänge und Kanäle gebildet werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Herstellung derartiger Wärmeaustauscher wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bereiche der Platten, die anschließend zu Durchgängen oder Kanälen verformt werden, mit einem die Schweißung verhindernden Material abgedeckt werden und die Platten dann durch Walzen zusammengeschweißt werden. Vorzugsweise wird der Walzendruck so gewählt, daß bei einem einzigen Durchgang eine Reduktion der ursprünglichen Dicke der Platten um wenigstens etwa 40% hervorgerufen wird.

Um ein Verschieben der Platten beim WaIzschweißen zu verhindern, werden die Platten vor dem Walzen zweckmäßig miteinander verschweißt, und zwar vorzugsweise an ihren Kanten. Diese Schweißkanten werden nach dem Walzschweißen zweckmäßig abgeschnitten. An den Schneidkanten können dann leicht die Ein- und Ausgänge der Kanäle festgestellt werden.

Das Walzschweißen kann im kalten Zustand durchgeführt werden, vorzugsweise werden die Platten jedoch vor dem Walzen auf Feuerschweißtemperatur erwärmt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erweist es sich in den meisten Fällen als notwendig, die miteinander verschweißten Platten beim Aufweiten zwischen Gegenlagern zu haltern, durch die die Ausdehnung der Kanäle begrenzt wird. Die Gegenlager sind zweckmäßig im Bereich der Kanäle flach, so daß die Kanäle im wesentlichen flache äußere Oberflächen erhalten, durch die ein guter Wärmeübergang zwischen dem Wärmeaustauscher und auf seiner Oberfläche stehenden Behältern erzielt wird.

Durchgänge mit größerem Durchgang, beispielsweise Sammler, können unabhängig von der Aufweitung der übrigen Durchgänge und Kanäle durch ein Druckmedium, in an sich bekannter Weise durch mechanische Mittel, beispielsweise einen Aufweitdorn, aufgeweitet werden. Dabei wird man vorzugsweise danach streben, die Wände des Sammlers, der mechanisch aufgeweitet ist, dicker als die Wände der Kanäle zu halten, die mit dem Sammler in Verbindung stehen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das die Verfahren zur Herstellung
von Wärmeaustauschern

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore, Patentanwalt,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Mai 1952

Edward Charles Simmons, Dayton, Ohio (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Schweißung verhindernde Material im Bereich des Sammlers, bezogen auf den Umfang des Domes, in einer solchen Breite aufgetragen wird, daß die Verminderung der Wandstärke des genannten Sammlers bei der Aufweitung geringer ist als die Reduktion der Wandstärke der übrigen Kanäle. Vorzugsweise wird das die Schweißung verhindernde Material im Bereich des Sammlers in einer solchen Breite aufgebracht, daß die Bleche hier lediglich verformt werden, jedoch keine wesentliche Verringerung der Wandstärke auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden an Hand dieser im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 stellt eine Draufsicht auf angerissene Blechtafeln dar, wie sie für die Herstellung von erfindungsgemäßen Wärmeaustauschern verwendet werden;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung derartiger Blechtafeln beim Durchgang durch ein Paar Reduzierwalzen;

Fig. 3 zeigt die Blechtafeln in perspektivischer Darstellung nach der Auswalzung, aber vor dem Ausweiten ;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Stückes der Blechtafeln vor der Ausweitung;

Fig. 5 zeigt ein Stück der Blechtafeln in vergrößertem Maßstab bei der Herstellung des Sammelkanals ;

M9 770/136

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf ein Stück der Blechtafeln mit dem Sammelkanal vor der Ausweitung der Kanäle für das Kältemittel;

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch den zwischen ein paar schwere Stahlblöcke gelegten Wärmeaustauscher;

Fig. 8 ist ein Teilschnitt im rechten Winkel zu der einer Reduzierung auf wenigstens 55 bis 65% der ursprünglichen Dicke bei einem einzigen Durchgang erzielt.

Verschiedene Kaltwalzoperationen können diesem ersten Warmwalzen folgen, wodurch die zusammengewalzte Platte ungefähr auf ihre richtige Länge gebracht wird. Das Endmaß für die Länge kann ungefähr 2,92mal der ursprünglichen Länge betragen. Die Dicke der zusammengewalzten Platte 30 liegt

Darstellung in Fig. 7 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmeaustauschers nach der Erfindung in seiner endgültigen io ungefähr zwischen 1,143 und 1,219 mm. Darauf wird Gestaltung. " die Platte 30 angelassen. Das Kaltwalzen und das

Die im nachstehenden beschriebene Erfindung ver- darauffolgende Anlassen bewirken!, daß die beiden

wendet insbesondere ein Verfahren, bei dem ein paar Platten vollständig miteinander verschweißt werden,

schweißbare Blechplatten verwendet werden, von so daß sie an allen Stellen, die nicht mit dem Überzug

denen die eine mit einem Überzug versehen ist, der 15 versehen sind, eine einzige Platte bilden.

gestattet, die Schweißung in einem bestimmten vorgezeichneten Muster vorzunehmen, so daß die Schweißung der Platten in ihrer ganzen Ausdehnung verhindert wird. Die zweite Platte wird auf die erste gelegt, und die beiden Platten, werden an allen anderen Stellen durch Warmwalzen miteinander verschweißt, wobei ihre Dicke bei einem einzigen Durchgang durch die Walzen mindestens um 40 °/o ihrer ursprünglichen Dicke reduziert wird.

In der Zeichnung sind ein Paar Blechtafeln 10, 12 dargestellt, aus denen der Wärmeaustauscher hergestellt wird. Diese beiden Tafeln werden zunächst zu einer Tafel 30 zusammengewalzt. Die Tafeln 10 und 12 bestehen vorzugsweise aus einer schweißbaren Bronze von etwa 1,78 mm Stärke von folgender Zusammensetzung:

Kupfer 92,0 bis 94,0%

Eisen 2,1 bis 2,6%

Rest im wesentlichen Zink

Verhältnis Eisen zu Zink 0,30 min.

Zugfestigkeit 2500 kg/cm² min.

Dehnung in 50 mm 31% min.

Rockwell Härte H 96-103

Es können, auch andere schweißbare Stoffe, Kupfer, Messing oder Aluminium, an Stelle der Bronze verwendet werden.

Die Platten werden etwa auf die endgültige Breite und auf etwa ein Drittel der endgültigen Länge zugeschnitten, die der fertige Wärmeaustauscher haben soll. Die eine der Platten wird dann mit einem Überzug 14 versehen, der ein Verschweißen der Platten dort verhindert, wo der Überzug aufgebracht ist. Dieser Überzug kann durch Aufdrucken, Aufwalzen, Vorzugsweise werden die miteinander verschweißten Kanten dann abgeschnitten. An den beschnittenen Kanten ist es leicht, die Stellen zu bestimmen, wo der die Schweißung verhindernde Überzug 16 und insbesondere der Punkt 18 liegt.

Um den Sammelkanal 32 auszubilden (Fig. 5 bis 9), wird dort, wo sich der die Schweißung verhindernde Überzug bei 16 zeigt, ein Dorn 34 in die Kante der Platte 30 eingetrieben. Dieser Dorn treibt das Material der Platten zu einer rohrförmigen Wulst aus. Darauf wird der Dorn 34 wieder herausgenommen und an den Enden die Kappen 36 und 38 aufgeschweißt, die den Sammelkanal 32 dicht verschließen (Fig. 6). Die eine der beiden Kappen (38) ist mit einem Rohr 40 versehen, durch das Kältemittel oder ein anderer Wärmeträger in den Sammelkanal 32 geliefert wird.

An der Stelle 18 werden die Platten zunächst mechanisch auseinandergezwängt, so daß man eine Leitung 44 einführen kann, die dann bei 18 mit der Platte 30 verschweißt wird. Die Platte 30 wird dann zwischen ein paar schwere Blöcke oder Teile einer Presse 50 und 52 gelegt (Fig. 7 und 8), die bei 54 ausgespart sind (Fig. 7), so daß sich die engeren Durchlaßkanäle in der Platte 30 ausbilden können, wie 40 und die eine weitere Aussparung 56 für den Sammelkanal 32 aufweisen. Nachdem die Platte 30 fest* zwischen den Blöcken 50 und 52 eingespannt ist, wird durch die Leitung 44 eine Druckflüssigkeit eingeleitet, so daß sich die engen Durchlaßkanäle bis gegen die ebenen Flächen der Blöcke 50 und 52 aufweiten, wobei die Blöcke ein Reißen der Wände 60 der Kanäle verhindern und dafür sorgen, daß das Aggregat flach bleibt. Die Wände 60 sind oben und unten abgeflacht (Fig. 7). Diese Abflachungen geben einen ausgezeich-

Aufstreichen oder Aufspritzen in flüssiger oder fester 50 neten Kontakt für die aufzusetzenden Eisschalen oder Form aufgebracht werden. Ein solcher Überzug be- andere Behältnisse, die auf den Wärmeaustauscher steht aus einer Lösung von kolloidalem Graphit und aufgesetzt werden. Der hydraulische Druck, der für Wasserglas in Wasser, wobei das Wasserglas als die Ausweitung der Kanäle erforderlich ist, liegt bei Binder dient. ungefähr 500 bis 600 kg/cm².

Das in Fig. 1 dargestellte Muster weist eine verhältnismäßig große Fläche 16 nahe dem einen Ende der Platten auf, die mit dem Überzug versehen ist, die sich über die ganze Breite der Platte hinzieht. Ein weiteres mit dem Überzug versehenes Stück erstreckt sich nach der gegenüberliegenden Kante der Platten bei 18. Nachdem dieser Überzug auf eine der Platten aufgebracht ist und die andere Platte darübergelegt ist, werden die Kanten der Platten miteinander verschweißt, so daß keine Luft mehr zwischen die Platten gelangen kann.

Die Platten werden dann zwischen Walzen 20 von geringem Durchmesser (Fig. 2) hindurchgeschickt, so daß sie miteinander an den Stellen verschweißen, an denen sie nicht mit dem Überzug versehen sind. Dieses Die Platte 30 wird alsdann zwischen den Blöcken 50 und 52 herausgenommen und in die gewünschte Form gebogen, wie sie beispielsweise in Fig. 9 in Form eines Verdampfers für Kühlschränke dargestellt ist. Bei diesem werden dann die Enden der Platte 30 bei 62 noch miteinander verschweißt oder sonstwie miteinander verbunden (Fig. 9).

Es können auch andere Materialien als die oben angegebenen verwendet werden. Das Verfahren ist beispielsweise auch anwendbar auf die Herstellung von Verdampfern aus rostfreiem Stahl oder andere Sorten von Stahlblechen, die miteinander durch Elektroschweißung oder andere Schweißarten verbunden warden, können¹. Die Wandstärke des Sammelkanals ist größer als die Wandstärke der engeren Kanäle.

wind durch Warmwalzen bei beispielsweise 910° C und 70 Das ist ein besonderer Vorteil, da naturgemäß die Ge-

fahr eines Bruches der Wandungen bei dem großen Sammelkanal größer ist als bei den engen Kanälen. Man kann das oben beschriebene Verfahren auch dahin abändern, daß man die engen Kanäle vor der Bildung des Sammelkanals herstellt.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern, insbesondere Wärmeaustauschern für Kühlanlagen, bei denen ein Paar aufeinandergelegter Metallplatten in bestimmten Bereichen durch Schweißen miteinander verbunden werden Und dann in den übrigen Bereichen durch ein Druckmedium getrennt werden, um zwischen den Platten Durchgänge und Kanäle zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (14, 16) der Platten (30), die anschließend zu Durchgängen oder Kanälen verformt werden, mit einem die Schweißung verhindernden Material abgedeckt werden und die Platten dann durch Walzen zusammengeschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Platten bei einem einzigen Durchgang durch die Walzen um wenigstens etwa 40% reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Platten gleichmäßig um wenigstens 55 bis 65% ihrer ursprünglichen Dicke während eines einzigen Durchgangs durch die Walzen reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten vor dem Walzen durch Schweißen so miteinander verbunden werden, daß keine Verschiebung zwischen den Platten auftreten kann.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten an ihren Kanten miteinander verschweißt werden und die Schweißkanten nach dem Walzschweißen abgeschnitten werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten vor dem Walzen auf Feuerschweißtemperatur erwärmt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Platten beim Aufweiten zwischen Gegenlagern gehalten werden, durch die die Ausdehnung der Kanäle begrenzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlager im Bereich der Kanäle flach sind, so daß die Kanäle (60) eine im wesentlichen flache äußere Oberfläche erhalten.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchgänge mit einem größeren Durchmesser, beispielsweise Sammler, unabhängig von der Aufweitung durch ein Druckmedium in an sich bekannter Weise durch mechanische Mittel, beispielsweise einen Aufweitedorn, aufgeweitet werden.

10. Wärmeaustauscher aus Blech, der nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist und einen Sammler sowie eine Reihe von Kanälen aufweist, die mit dem genannten Sammler in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Sammlers (32), der mechanisch aufgeweitet ist, dicker sind als die Wände der Kanäle (60), die mit dem Sammler in Verbindung stehen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schweißung verhindernde Material im Bereich des Sammlers, bezogen auf den Umfang des Doms, in einer solchen Breite aufgetragen wird, daß die Verminderung der Wandstärke des genannten Sammlers bei der Aufweitung geringer ist als die Reduktion der Wanddicke der übrigen Kanäle.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schweißung verhindernde Material im Bereich des durch mechanische Mittel aufzuweitenden Sammlers in einer solchen Breite aufgebracht wird, daß bei der Aufweitung keine wesentliche Verringerung der Wandstärke auftritt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 107 130, 546 136; USA.-Patentschriften Nr. 1 709 865, 1 712 085.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 770/136 2.