DE102010016336B4 - Vorrichtung zur Herstellung von Kapillarrohrmatten - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von als Heiz- oder Kühlelement dienenden, aus einer Vielzahl von Kapillarrohren und jeweils einem beidseitig an deren Enden angeschweißten Stammrohr bestehenden Kapillarrohrmatten aus Kunststoff, die Mittel zum lagerichtigen Positionieren der Kapillarrohre und des Stammrohres und eine langgestreckte, absenkbare Heizvorrichtung (5) zum gleichzeitigen Erwärmen der Enden der Kapillarrohre (1) und der diesen gegenüberliegenden, mit Bohrungen (3) versehenen Bereiche des Stammrohres (2) für einen anschließenden Schweißvorgang umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (5) zwei in einem langgestreckten Gehäuse (6) mit jeweils in dessen gegenüberliegenden Seitenwänden (7a, 7b) ausgebildetem Wärmestrahlschlitz (8a, 8b) angeordnete, in Richtung des Wärmestrahlschlitzes (8a, 8b) abstrahlende und sich parallel zu diesem erstreckende Heizstrahler (11a, 11b) sowie jeweils oberhalb und unterhalb der Heizstrahler angeordnete, mit dem Gehäuse (6) verbundene, von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkörper (10) umfasst, wobei dem zum Stammrohr (2) weisenden Wärmestrahlschlitz (8b) eine Lochblende (15) zugeordnet ist, deren Löcher (16) in der Achse der Bohrungen...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von als Heiz- oder Kühlelement dienenden, aus einer Vielzahl von Kapillarrohren und jeweils einem beidseitig an deren Enden angeschweißten Stammrohr bestehenden Kapillarrohrmatten aus Kunststoff, die Mittel zum lagerichtigen Positionieren der Kapillarrohre und des Stammrohres und eine langgestreckte, absenkbare Heizvorrichtung zum gleichzeitigen Erwärmen der Enden der Kapillarrohre und der diesen gegenüberliegenden, mit Bohrungen versehenen Bereiche des Stammrohres für einen anschließenden Schweißvorgang umfasst.
  • Kapillarrohrmatten bestehen aus zwei als Vorlauf- bzw. Rücklaufleitung dienenden Stammrohren, die durch eine Vielzahl von in geringem Abstand parallel zueinander angeordneten Kapillarrohren miteinander verbunden sind. Sie werden in Decken, Wänden oder Böden verlegt und fungieren in Abhängigkeit von der Temperatur des durch die Kapillarrohre strömenden Mediums als Flächentemperierungssystem zum Heizen oder Kühlen von Raumoberflächen. Die Herstellung der Verbindung zwischen den Kapillarrohren und den mit einer Vielzahl von Bohrungen ausgebildeten Stammrohren erfolgt derart, dass die in einer zueinander ausgerichteten Position angeordneten Kapillarrohre und ein Stammrohr im beiderseitigen Verbindungsbereich mithilfe eines langgestreckten elektrischen Heizstrahlers (Infrarotstrahlers) gleichzeitig örtlich erwärmt und nach Entfernen des Heizstrahlers die Stirnseiten der Kapillarrohre an den zugehörigen Bohrungsbereich des Stammrohres gedrückt und miteinander verschweißt werden. Für die Qualität der Schweißverbindung und deren Dichtheit ist es dabei von erheblicher Bedeutung, dass der Fügebereich an den Kapillarrohrenden und um die Bohrungen des Stammrohres herum exakt erwärmt wird, das heißt, trotz der langgestreckten und insbesondere unter Wärmeeinwirkung zum Verziehen neigenden Heizvorrichtung eine gleichmäßige Erwärmung der beiderseitigen Fügebereiche gewährleistet ist.
  • Zum Stand der Technik wird noch auf einen aus der WO 2008 003 074 A2 bekannten Zwischenkühler mit einer Vielzahl von sich zwischen zwei Endplatten erstreckenden Kunststoffrohrleitungen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mittels Laserschweißen sowie auf eine in der DE 3023838 A1 beschriebene Schweißvorrichtung für Rohre oder dergleichen mit an einem Gehäuse angebrachten, direkt auf die Schweißstelle gerichteten Infrarotstrahler verwiesen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Herstellung von aus Kunststoff bestehenden Kapillarrohrmatten eine Heizvorrichtung zur positionsgenauen Erwärmung der beiderseitigen Schweißbereiche der Kapillarrohre und des Stammrohres anzugeben, die die Ausbildung einer haltbaren und dichten Schweißverbindung gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Vorrichtung gelöst.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Kapillarrohrmatten aus Kunststoff sind Mittel zum lagerichtigen Positionieren der Kapillarrohre und des jeweiligen Stammrohres während des Erwärmungsvorgangs und eine langgestreckte, absenkbare Heizvorrichtung zum gleichzeitigen Erwärmen der Enden der Kapillarrohre und der diesen gegenüberliegenden, mit Bohrungen versehenen Bereiche des Stammrohres für einen anschließenden, durch Aneinanderdrücken der erwärmten Bereiche bewirkten Schweißvorgang vorgesehen. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Heizvorrichtung zwei voneinander unabhängige, in einem langgestreckten Gehäuse mit jeweils in dessen gegenüberliegenden Seitenwänden ausgebildetem Wärmestrahlschlitz angeordnete, in Richtung des Wärmestrahlschlitzes abstrahlende und sich parallel zu diesem erstreckende Heizstrahler sowie jeweils oberhalb und unterhalb der Heizstrahler angeordnete, mit dem Gehäuse verbundene und von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkörper umfasst. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem zum Stammrohr weisenden Wärmestrahlschlitz eine Lochblende zugeordnet, deren Löcher in der Achse der Bohrungen des Stammrohres liegen und somit den Wärmestrahl jeweils auf den Randbereich der Bohrungen des Stammrohres fokussieren.
  • Zunächst sorgt die Anordnung von zwei separaten Heizstrahlern dafür, dass die Wärmestrahlung gezielt und mit hoher Intensität auf die Kapillarrohre bzw. das Stammrohr gerichtet werden kann. Die im Gehäuse angeordneten und das Gehäuse kontaktierenden Kühlkörper versteifen und kühlen das Gehäuse der Heizvorrichtung und gewährleisten eine konstante Ausrichtung der Wärmestrahlschlitze und des aus diesen austretenden Wärmestrahls. Gleichermaßen verhindert auch die Kühlung der Heizstrahler deren durch hohe Wärmeeinwirkung bedingte Durchbiegung. Der Heizstrahler ist somit gleichbleibend exakt zum Wärmeaustrittsschlitz des Gehäuses ausgerichtet, so dass eine gleichmäßige und vollständige Erwärmung des Schweißbereichs der Kapillarrohre und des mit diesen zu verschweißenden Stammrohres gewährleistet ist. Die zwischen dem Wärmestrahlschlitz und dem Stammrohr vorgesehene Lochblende, deren Löcher auf derselben Achse wie die Bohrungen des Stammrohres liegen, sorgt zudem für eine auf den Umfangsbereich der Bohrungen konzentrierte Erwärmung. Aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmalskombination und der damit verbundenen Wirkungen können fehlerfreie Schweißverbindungen zwischen den Kapillarohren und dem jeweiligen Stammrohr hergestellt werden.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung umfassen die Heizstrahler eine in einem Glasröhrchen angeordnete Heizwendel. Eine in dem Glasröhrchen vorgesehene Abschirmung vermindert die Wärmeabstrahlung in das Gehäuseinnere und sorgt für eine gezielte, intensive Wärmeabstrahlung zu den Kapillarröhrchen bzw. dem Stammrohr.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Heizstrahler im Gehäuse an den Enden und mindestens mittig auf einer Stützstrebe abgestützt. Die mittige Abstützung des Heizstrahlers verhindert zusätzlich die Durchbiegung des Glasröhrchens des Heizstrahlers und trägt außerdem zur gleichbleibenden Ausrichtung des Heizstrahlers in Bezug auf den Wärmestrahlschlitz und damit zur exakten Erwärmung der Schweißbereiche bei.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Kühlkörper als die Innenflächen des vorzugsweise rechteckigen Gehäuses kontaktierende Kühlkanäle mit rechteckigem, im Wesentlichen quadratischem Querschnitt ausgebildet. Die Kühlkanäle kontaktieren die Innenflächen des Gehäuses in den Eckbereichen, so dass eine besonders gute Formstabilität der Heizvorrichtung gewährleistet ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse über eine als Gitterstruktur ausgebildete Befestigungsschiene auf einer hydraulisch oder elektrisch betriebenen Hubvorrichtung angebracht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der
  • 1 eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung zum Erwärmen der Schweißverbindungsbereiche der Kapillarrohre und des Stammrohres; und
  • 2 eine perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung, wobei jedoch – der Übersichtlichkeit halber – Teile des Gehäuses und der Kühlkörper nicht dargestellt sind; zeigt, näher erläutert.
  • Die in der Zeichnung dargestellten Kapillarrohre 1 und das Stammrohr 2 sind jeweils auf einer Positioniervorrichtung (nicht dargestellt), die Bestandteil der Gesamtvorrichtung zur Herstellung der Kapillarrohrmatten ist, so angeordnet, dass die Stirnseite eines Kapillarrohres 1 vor dem Schweißvorgang genau mittig auf eine zugehörige Bohrung 3 des Stammrohres 2 ausgerichtet ist. Zwischen den Kapillarrohren 1 und dem diesen gegenüberliegend angeordneten Stammrohr 2 erstreckt sich über die Länge der nebeneinander aufgereihten Kapillarrohre 1 und des Stammrohres 2 eine auf einer absenkbaren Hubvorrichtung 4 montierte Heizvorrichtung 5. Die Heizvorrichtung 5 umfasst eine als Gitterstruktur ausgebildete Befestigungsschiene 14 mit einem auf dieser gehaltenen, aus einem Blechrahmen bestehenden Gehäuse 6, das in den beiden Seitenwänden 7a, 7b jeweils einen Wärmestrahlschlitz 8a, 8b aufweist. Das Gehäuse 6 ist durch senkrechte Stützstreben 9 und jeweils einen in den Eckbereichen des Gehäuses 6 angeordneten, von einem Kühlmedium durchströmten Kühlkörper 10 versteift. In Höhe der Wärmestrahlschlitze 8a, 8b befindet sich jeweils zwischen einem oberen und einem unteren Kühlkörper 10 ein jeweils in Richtung des ersten und des zweiten Wärmestrahlschlitzes 8a bzw. 8b strahlender erster und zweiter Heizstrahler 11a und 11b. Die an den Enden und mittig auf dem Gehäuse 6 oder an den Stützstreben 9 abgestützten ersten und zweiten Heizstrahler 11a, 11b bestehen aus einem – jeweils nach oben und unten sowie nach innen abgeschirmten – Glasröhrchen 12 mit einer in dessen Innenraum angeordneten Heizwendel 13. Die so ausgebildete Heizvorrichtung 5 weist trotz der großen Länge und der von den Heizstrahlern erzeugten Wärme eine hohe Steifigkeit auf, da die beiden separat angeordneten und abstrahlenden Heizstrahler gekühlt sind und auch das die Heizstrahler aufnehmende Gehäuse 6 durch die Kühlkörper 10 gekühlt und gleichzeitig versteift ist. Das heißt, die Heizvorrichtung verzieht sich nicht und gewährleistet die positionsgenaue Erzeugung eines sich in einer Linie erstreckenden, durch die Wärmestrahlschlitze 8a und 8b gerichteten Heizstrahls.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass im Abstand von dem – dem Stammrohr 2 gegenüberliegenden – Wärmestrahlschlitz 8b eine Lochblende 15 mit in einer Reihe in Höhe des Wärmestrahlschlitzes 8b ausgebildeten Löchern 16 angeordnet ist. Der Mittenabstand zwischen den Löchern 16 in der Lochblende 15 stimmt mit dem Mittenabstand zwischen den Bohrungen 3 im Stammrohr 2 überein. Das heißt, die einzelnen Löcher 16 und Bohrungen 3 liegen jeweils in derselben Achse, jedoch ist der Durchmesser der Löcher 16 größer als der Durchmesser der Bohrungen 3. Dadurch wird das Stammrohr 2 nur im Bereich der jeweiligen Bohrungen 3, und zwar in gleichmäßigem Abstand vom Rand der Bohrung gleichmäßig erwärmt. Nach dem Absenken der Heizvorrichtung 5 werden die stirnseitig vom ersten Heizstrahler 11a erwärmten Kapillarrohre 1 mit der Stirnseite an die erwärmten Bereiche am Umfang der Bohrungen 3 des Stammrohres 2 gedrückt, so dass jeweils exakte, dichte Schweißverbindungen ausgebildet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kapillarrohre
    2
    Stammrohr
    3
    Bohrungen in 2
    4
    Hubvorrichtung von 5
    5
    Heizvorrichtung
    6
    Gehäuse
    7a, 7b
    Seitenwände von 6
    8a, 8b
    Wärmestrahlschlitze in 7a, 7b
    9
    Stützstreben in 6
    10
    Kühlkörper, Kühlkanäle in 6
    11a
    erster Heizstrahler
    11b
    zweiter Heizstrahler
    12
    Glasröhrchen von 11
    13
    Heizwendel von 11
    14
    Befestigungsschiene für 6
    15
    Lochblende
    16
    Löcher in 15

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von als Heiz- oder Kühlelement dienenden, aus einer Vielzahl von Kapillarrohren und jeweils einem beidseitig an deren Enden angeschweißten Stammrohr bestehenden Kapillarrohrmatten aus Kunststoff, die Mittel zum lagerichtigen Positionieren der Kapillarrohre und des Stammrohres und eine langgestreckte, absenkbare Heizvorrichtung (5) zum gleichzeitigen Erwärmen der Enden der Kapillarrohre (1) und der diesen gegenüberliegenden, mit Bohrungen (3) versehenen Bereiche des Stammrohres (2) für einen anschließenden Schweißvorgang umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (5) zwei in einem langgestreckten Gehäuse (6) mit jeweils in dessen gegenüberliegenden Seitenwänden (7a, 7b) ausgebildetem Wärmestrahlschlitz (8a, 8b) angeordnete, in Richtung des Wärmestrahlschlitzes (8a, 8b) abstrahlende und sich parallel zu diesem erstreckende Heizstrahler (11a, 11b) sowie jeweils oberhalb und unterhalb der Heizstrahler angeordnete, mit dem Gehäuse (6) verbundene, von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkörper (10) umfasst, wobei dem zum Stammrohr (2) weisenden Wärmestrahlschlitz (8b) eine Lochblende (15) zugeordnet ist, deren Löcher (16) in der Achse der Bohrungen (3) des Stammrohres (2) liegen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstrahler (11a, 11b) eine in einem zum Gehäuseinneren hin abgeschirmten Glasröhrchen (12) angeordnete Heizwendel (13) umfassen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Heizstrahler (11a, 11b) im Gehäuse (6) an den Enden und mindestens mittig auf einer Stützstrebe (9) abgestützt sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (10) als die Innenflächen des rechteckigen Gehäuses (6) in den Eckbereichen kontaktierende Kühlkanäle mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) über eine als Gitterstruktur ausgebildete Befestigungsschiene (14) auf einer hydraulisch oder elektrisch betriebenen Hubvorrichtung (4) angebracht ist.
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