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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kältegeräts nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Kältegeräte, mit
einem Behälter
zur Aufbewahrung des Kühlguts,
um den ein Rohr zur Führung von
Kältemittel
gewickelt ist, wurden bisher aus Aluminiumblech gefertigt. Diese
Behälter
werden mit Hilfe eines Spannkerns aufgespannt und über eine
Achse gedreht. Während
der Drehung wird der Spannkern in Richtung seiner Drehachse verfahren,
so dass das Rohr schraubenförmig
auf die Außenseite des
Behälters
aufgewickelt werden kann. Das Drehen des Spannkerns kann jedoch
nur sehr langsam durchgeführt
werden, da sich der Abstand zwischen der Behälteraußenseite und der Führung des
zugeführten
Rohres während
der Drehung stark verändert.
Hierdurch ist auch die Abzugsgeschwindigkeit des Rohres großen Schwankungen
unterworfen.
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Zur
Fixierung des Rohrs auf den Außenwänden des
Behälters
wird ein Kunststoffklebeband über dem
Rohr angebracht und an seinen Seitenrändern auf der Behälteraußenseite
verklebt. Auf diese Weise kann das Rohr auf der Behälteraußenseite
festgelegt werden, ohne dabei die Wärmeleitung zwischen Behälterwand
und Rohr zu behindern. Aufgrund der guten Wärmeleiteigenschaften von Aluminium
sind solche Kältegeräte hervorragend
dazu geeignet, die Wärme
aus dem Innenraum des Behälters
an das Kältemittel
in dem Rohr auf der Außenseite
des Behälters
zu übertragen
und mit diesem abzuführen.
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Aus
Aluminiumblech gefertigte rechteckige Behälter weisen Falzkanten und
Schweißnähte auf. Die
Fertigung solcher Behälter
ist daher relativ aufwändig
und teuer. Ebenso wirkt sich der Beschaffungspreis für Aluminium
negativ auf die Herstellkosten des Kältegeräts aus. Ein weiterer Nachteil
der verwendeten Aluminiumbehälter
ist die schlechte Reinigungsfähigkeit.
In den Falzkanten und Schweißnähten können sich
Rückstände festsetzen, die
nur schwer zu entfernen sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellkosten eines Kältegeräts mit einem
Behälter
und einem um den Behälter
schraubenförmig gewickelten
Rohr für
die Führung
eines Kältemittels zu
senken. Insbesondere soll die Vorrichtung zur Herstellung so ausgebildet
werden, dass die Zeit zum Aufwickeln des Rohrs auf die Behälteraußenseite verkürzt werden
kann. Weiterhin soll die Vorrichtung zur Herstellung so ausgebildet
werden, dass auch Behälter
aus preisgünstigeren
Materialien verarbeitet werden können.
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Gelöst wird
die Aufgabe gemäß der Erfindung
durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kältegeräts mit den Merkmalen von Anspruch
1. Durch das Verändern
der Lage der Rotationswelle kann erreicht werden, dass während der
Bewegung der Rotationswelle die Einrichtung zum Aufbringen des Rohrs
auf die Außenseite
des Behälters
immer den gleichen Winkel zur Außenseite des Behälters einnimmt.
Ebenso kann dadurch erreicht werden, dass der Abstand der Einrichtung
zum Aufbringen des Rohrs von der Außenseite des Behälters keiner Veränderung
unterworfen ist. Es herrschen so immer gleiche Bedingungen, die
eine Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit während des Wickelvorgangs ermöglichen.
Wenn die Rotationswelle parallel zu der Wickelachse des Rohrs verläuft, muss
sie nur wenige Freiheitsgrade aufweisen. Um das Rohr auf einen kubischen
Behälter
zu wickeln, ist es vorteilhaft wenn die Rotationswelle senkrecht
zu ihrer Drehachse verfahren werden kann.
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Um
ein schraubenförmiges
Aufwickeln zu erreichen ist es möglich,
die Einrichtung zum Aufbringen des Rohres auf einer zu der Wickelachse
des Rohres parallelen Achse zu verschieben. Bevorzugt wird diese
Bewegung jedoch in die Bewegung des Haltemittels integriert. Durch
das Bewegen des Haltemittels in Richtung der Wickelachse des Rohres kann
auf eine Bewegung der Einrichtung zum Aufbringen des Rohres gänzlich verzichtet
werden. Diese Einrichtung kann somit starr montiert werden.
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Bei
einem Behälter
mit einem rechteckigen Querschnitt wird die Rotationswelle abwechselnd
auf einer geraden und auf einer Kreisbahn verfahren. Während des
Verfahrens der Rotationswelle auf einer Geraden wird das Rohr jeweils
auf eine Seitenfläche
des Behälters
aufgebracht. Beim Aufbringen des Rohres auf die Kanten die jeweils
zwei Seitenflächen des
Behälters
miteinander verbinden, verfährt
die Rotationswelle auf einer Kreisbahn. Eine Drehung des Haltemittels über die
damit verbundenen Rotationswelle findet nur während des Verfahrens auf der Kreisbahn
statt.
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Soll
anstatt eines Aluminiumbehälters
ein Kunststoffbehälter
verwendet werden, muss darauf Rücksicht
genommen werden, dass fertigungsbedingt Entformungsschrägen vorgesehen
sind, die die Mantelfläche
des Behälters
von einer strengen Rechteckform abweichen lassen. Um auch diese Schrägen mit
dem Rohr bewickeln zu können,
ist die Rotationswelle zusätzlich
kippbar ausgeführt.
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Vorzugsweise
weist die Einrichtung zum Aufbringen des Rohrs auf die Außenseite
des Behälters eine
Biegerolle für
das Rohr auf. Diese Biegerolle besitzt eine umlaufende Rille, deren
Querschnitt der Außenform
des Rohres angepasst ist. Der Durchmesser der Biegerolle ist so
ausgelegt, dass für
das Rohr keine Knickgefahr besteht.
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Wird
das Rohr zur Führung
des Kältemittels auf
einen Kunststoffbehälter
gewickelt, so würde
sich der Wärmeübergang
zwischen dem Innenraum zur Aufbewahrung der Kühlgüter und dem Kältemittel
im Vergleich mit einem Aluminiumbehälter verschlechtern, da die
Wärme aus
dem Innenraum nur durch die Außenwand
des Rohres aufgenommen werden kann. Um den Wärmeübergang zu verbessern, wird auf
den Kunststoffbehälter
ein Aluminiumklebeband aufgewickelt und fixiert. Zum Aufbringen
dieses Aluminiumklebebands weist die Einrichtung zum Aufbringen
des Rohrs eine Andrückrolle
für das
Aluminiumklebeband auf.
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Vorteilhaft
sind die Biegerolle für
das Rohr und die Andrückrolle
für das
Aluminiumklebeband über
parallele Achsen drehbar und in Richtung der Wickelachse des Rohres
nebeneinander angeordnet. Auf diese Weise wird es möglich, bei
einer ersten Drehung der Rotationswelle mit dem Haltemittel das Aluminiumklebeband
auf die Außenseite
des Behälters
aufzubringen und erst bei der folgenden Drehung auf dem bereits
aufgebrachten Aluminiumklebeband das Rohr zu befestigen.
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Das
Rohr wird vorteilhaft mit einem Klebstoff auf dem Aluminiumklebeband
befestigt. Der Klebstoff kann beispielsweise direkt auf das Aluminiumklebeband
aufgetragen werden. Besonders vorteilhaft wird der Klebstoff jedoch
kurz vor der Biegerolle auf das Rohr aufgebracht. Hierzu ist einen
Spender zum Auftragen des Klebstoffes auf das Rohr vor der Biegerolle
vorgesehen.
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Als
Klebstoff wird vorteilhaft ein Butylkleber verwendet. Es handelt
sich hierbei um einen Schmelzkleber, der auf etwa 170°C aufgeheizt
und mit dieser Temperatur aufgetragen wird.
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Ein
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes
Kältegerät weist
vorteilhaft einen durch ein Kältemittel
gekühlten
Behälter
auf, der aus Kunststoff gefertigt ist. Der Innenraum kann dadurch
vollkommen glatt gestaltet werden und ist in einfacher Weise zu
reinigen. Nähte
und Kanten in denen sich schwer entfernbare Rückstände bilden können, werden
vermieden. Damit die Wärme
aus dem Innenraum gut aufgenommen werden kann, ist die Außenseite
des Kunststoffbehälters
mit einem Metallband schraubenförmig
umwickelt und mit dieser verklebt. Erst auf dieses Metallband ist
das Rohr zur Führung des
Kältemittels
schraubenförmig
aufgebracht und mit diesem verklebt. Auf diese Weise kann die Wärme aus
dem Innenraum über
das Metallband mit seiner großen
Oberfläche
aufgenommen und über
eine gut Wärme
leitende Verbindung an das Rohr und das darin geführte Kältemittel übertragen
werden.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im
Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand
der Zeichnung eingehend erläutert
wird.
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Es
zeigt:
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1 eine
Skizze zur Bewegung des Behälters
beim Aufbringen des Rohrs auf eine gerade Seite,
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2 eine
Skizze zur Bewegung des Behälters
beim Aufbringen des Rohrs auf eine Kante,
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3 eine
Ansicht der Wickelvorrichtung mit aufgespanntem Behälter und
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4 eine
Detailansicht der Wickelvorrichtung mit fast fertig gewickeltem
Behälter.
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Die 1 und 2 zeigen
einen Behälter 1 auf
dessen Außenfläche bereits
ein schraubenförmiger
Rohrwickel 4 mit mehreren Lagen erzeugt wurde. Das Rohr 3 wird
hierzu durch einen Spender 9 geführt, in dem Butylkleber auf
das Rohr 3 aufgetragen wird. Mit Hilfe der Biegerolle 7 wird
das Rohr an die Außenwand
des Behälters 1 angedrückt.
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Da
die Biegerolle 7 und der Spender 9 starr montiert
sind, muss zur Erzeugung des Rohrwickels 4 der Behälter 1 entsprechend
bewegt werden. Hierzu ist ein Industrieroboter 14 (s. 3)
vorgesehen, der über
eine in der Zeichnung nicht sichtbare Rotationswelle mit einem Spannkern
verbunden ist. Dieser Spannkern fungiert als Haltemittel für den Behälter 1 und
ist in dessen Innenraum festgelegt. Mit dem Bezugszeichen 2 ist
die Drehachse der Rotationswelle bezeichnet.
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Beim
Aufbringen des Rohrs 3 auf die geraden Außenflächen des
Behälters 1 wird
die Rotationswelle des Industrieroboters 14 entsprechend
dem Richtungspfeil 10 nach oben bewegt. Bei dieser Bewegung
findet keine Drehung des Behälters über die Drehachse 2 statt.
Der Auftreffwinkel des zugeführten
Rohrs 3 auf die Außenwand
des Behälters 1 verändert sich
während
dieser linearen Bewegung nicht.
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Wurde
der Behälter
so weit verschoben, dass die Biegerolle 7 an der unteren
rechten Kante des Behälters 1 angelangt
ist, wird die lineare Bewegung der Rotationswelle gestoppt. Wie
in 2 dargestellt, vollführt die Rotationswelle nun
zwei Bewegungen gleichzeitig. Die Rotationswelle bewegt sich zum
einen entsprechend dem Kreisbahnpfeil 12 nach unten. Zum
anderen wird gleichzeitig über
die Drehachse 2 eine Drehbewegung entsprechend dem Rotationspfeil 11 durchgeführt. Beide
Bewegungsabläufe
werden so lange aufrechterhalten, bis die in 1 unten
liegende Außenfläche des
Behälters 1 vertikal ausgerichtet
ist. Bei dieser Ausrichtung des Behälters 1 werden beide
Bewegungen gestoppt und es wird wiederum eine lineare Bewegung – wie in 1 beschrieben – eingeleitet.
Auch beim Aufbringen des Rohres 3 auf die Kanten des Behälters verändert sich der
Auftreffwinkel des zugeführten
Rohrs 3 zu der Außenfläche des
Behälters 1 nicht.
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Es
ist somit sichergestellt, dass der Auftreffwinkel des zugeführten Rohrs 3 zur
Außenseite
des Behälters 1 in
allen Zuständen
identisch ist. Damit ergeben sich zu jedem Zeitpunkt die gleichen
Wickel-Parameter. Es lässt
sich auf diese Weise eine hohe Wickelgeschwindigkeit erzielen. Trotz
dieser hohen Wickelgeschwindigkeit entsteht ein sehr gleichmäßiger und
exakter hoher Rohrwickel 4.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird nicht nur das Rohr 3 auf die Außenseite des Behälters 1 aufgebracht,
sondern die Außenseite
wird gleichzeitig mit einem Aluminium-Klebeband 5 versehen.
Dieses Aluminium-Klebeband 5 vergrößert die wärmeleitfähige Oberfläche des Rohrwickels 4, über die
der Innenraum des Behälters 1 mit
dem durch den Rohrwickel 4 fließenden Kältemittel in Verbindung steht.
Die Oberfläche
des Aluminium-Klebebands 5 nimmt die Wärme aus dem Innenraum des Behälters direkt
auf und leitet sie an den Rohrwickel 4 weiter. Von dort
wird sie auf das Kältemittel übertragen
und abgeführt.
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Das
Rohr 3 und das Aluminium-Klebeband 5 werden parallel
auf die Außenseite
des Behälters 1 aufgebracht
(s. 3 und 4). Zum Aufbringen des Rohrs 1 ist
die Biegerolle 7 vorgesehen, die das Rohr an die Behälteraußenwand
andrückt.
Parallel dazu ist die Andrückrolle 8 vorgesehen,
die für
das Andrücken
des Aluminium-Klebebands 5 zuständig ist. Die Andrückrolle 8 und
die Biegerolle 7 sind so nebeneinander angeordnet, dass
das Rohr 3 immer auf eine bereits gewickelte Lage des Aluminium-Klebebands 5 zu
liegen kommt.
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Zu
Beginn des Wickelvorgangs wird der Behälter bei seiner ersten Umdrehung
ausschließlich mit
dem Aluminium-Klebeband 5 beschichtet. Danach wird das
Rohr 3 in dem Halter 13 festgelegt, der fest mit
dem Spannkern verbunden ist und daher an allen Bewegungen des Spannkerns
teilnimmt. Über den
Spender 9 wird nun der Butylkleber 6 auf das Rohr 3 aufgebracht.
Bei der folgenden zweiten Umdrehung des Spannkerns wird nun gleichzeitig
die erste Lage des Rohrwickels 4 und die zweite Lage des
Aluminium-Klebebands 5 auf die Außenseite des Behälters 1 gewickelt.
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Der
Behälter 1 ist
vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Bedingt durch das Herstellungsverfahren
weist der Behälter 1 Entformungsschrägen auf. Um
auch beim Bewickeln dieser schrägen
Flächen die
gleichen Wickelparameter einhalten zu können, lässt sich die Rotationswelle
nicht nur drehen und linear verfahren, sondern zusätzlich noch
verkippen. Auf diese Weise kann der Behälter 1 so ausgerichtet werden,
dass auch an den Schrägen
der Auftreffwinkel des Rohrs 3 auf die Außenwand
des Behälters 1 unverändert bleibt.
Es ist dadurch eine Anpassung der Bewegung des Behälters 1 an
jede beliebige Behälterform
möglich.
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Der
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte
Behälter
eines Kältegeräts ist preiswert
herzustellen und weist hervorragende Kühleigenschaften auf. Durch
die großflächige Wärmeaufnahme über das
Aluminium-Klebeband 5 kann die dem Innenraum entzogene
Wärme schnell
aus dem Innenraum des Behälters
in das Kältemittel
eingeleitet und von diesem abgeführt
werden. Durch die Verwendung des Industrieroboters zur Bewegung
des Behälters
ist eine gute Reproduzierbarkeit gegeben und die Ausschussrate ist
sehr gering.
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- 1
- Behälter
- 2
- Drehachse
- 3
- Rohr
- 4
- Rohrwickel
- 5
- Aluminium-Klebeband
- 6
- Butylkleber
- 7
- Biegerolle
- 8
- Andrückrolle
- 9
- Spender
- 10
- Richtungspfeil
- 11
- Rotationspfeil
- 12
- Kreisbahnpfeil
- 13
- Halter
- 14
- Industrieroboter