DE1036796B - Verfahren zur Herstellung von schlangenfoermigen, flachen Waermeaustauscherrohren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schlangenförmigen, flachen Wärmeaustauscherrohres.

Wärmeaustauscher aus einem flachwandigen Rohr sind bereits bekannt, bei denen das Flachrohr eine Anzahl paralleler Leitungsabschnitte und mit diesen aus einem Stück bestehende Bögen aufweist, wobei das Flachrohr aus zwei äußeren Blechen besteht, die mit einer Vielzahl von Stegen in Längsrichtung des Rohres miteinander verbunden sind.

Es ist weiterhin bekannt, zwischen den geraden, etwas flachgedrückten Strecken eines schleifenförmig gebogenen Rohres mit Kreisquerschnitt Rippen anzubringen oder S-förmig gebogene Rohre mit Kreisquerschnitt durch Rippen zu versteifen.

Nach einem bekannten Vorschlag werden Flachrohre aus Blechstreifen hergestellt, die in Längsrichtung um eine Mittellinie gefaltet und deren Kanten zur Bildung einer flachen Leitung verbunden werden.

Nach einem weiteren bekannten Vorschlag erfolgt eine Formgebung von Wärmeaustauschkörpern durch Aufblähen in einer Matrize mittels eines Druckmediums.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, schlangenförmige Wärmeaustauscherrohre aus einer flachwandigen Leitung mit einem großen Verhältnis von Breite zur Höhe ohne zusätzliche Einbauten in dieser Leitung bei einem Mindestmaß an Ausschuß herzustellen.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst:

1. Falten eines Metallstreifens in Längsrichtung um eine Mittellinie und Verbinden seiner Kanten zur Bildung einer flachen Leitung;

2. Biegen dieser Leitung in bestimmten Abständen zur Herstellung eines schlangenförmigen Rohres mit parallelen Durchgängen, die durch mit diesen aus einem Stück bestehende Bögen miteinander verbunden sind, und

3. Aufblähen des Rohres durch ein von innen wirkendes Druckmedium zwischen Formblöcken, die das Aufblähen der Leitungswandungen begrenzen, jedoch eine Verformung der Innenwandungen der Bögen von deren Außenwandungen weg ermögliehen.

Vorzugsweise wird der Metallstreifen vor dem Falten auf der Innenseite entlang den Längskanten mit einer Sicke versehen, wobei das Aufblähen der Leitungswandungen auf die Höhe der Sicken begrenzt wird.

Vor dem Falten wird der Metallstreifen zweck-Verfahren

zur Herstellung von schlangenförmigen,
flachen Wärmeaustauscherrohren

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 20. März 1953

Edmund Francis Schweller
und Charles Clayton Whistler, Dayton, Ohio

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Stück Streifenmaterial in Perspektive, aus dem das Wärmeaustauscherrohr gemäß der Erfindung hergestellt wird,

Fig. 2 das gleiche Stück Streifenmaterial perspektivisch in einem späteren Stadium der Fertigung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Biegedorns, der zum Biegen der flachen.Rohre auf Schlangenform verwendet wird,

Fig. 4 in Perspektive das schlangenförmige gebogene Rohr,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Aufblähen des Rohres in Fig. 4,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch diese V
richtung,

Fig. 8, 9 und 10 einen Wärmeaustauscher, der den Einbau des gemäß der Erfindung hergestellten Wärmeaustauscherrohres veranschaulicht, selbst aber nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Ein dünner Streifen 20 aus Aluminium-, Kupferoder Stahlblech von beispielsweise 0,75 mm Stärke wird, wie bei 21 angedeutet, auf der einen Seite mit einem Sandstrahlgebläse gestrahlt und dann durch Formwalzen hindurchgeschickt, mit denen die Sicken 22, 24 und 26 in das Blech eingedrückt werden. Der Streifen wird alsdann längs der Sicke 24 (Fig. 2) so zusammengefaltet, daß die mit dem Sandstrahlgebläse bearbeitete Seite 21 nach innen kommt und die Sicken 22, 26 aufeinanderliegen. Die Sicken 22 und 26 liegen dabei ein gewisses Stück von der Außenkante entfernt, und die über die Sicken 22 und 26 vorstehenden Teile des Streifens liegen übereinander und werden bei 28 im Lichtbogen zusammengeschweißt. Das Streifenmaterial ist so dünn, daß bei gegeneinanderstoßendcn Kanten des Streifenmaterials keine einwandfreie Schweißnaht erzielt werden kann. Ein Teil des Materials der sich überlappenden Teile des Streifens bildet die notwendige Rundung an der Schweißnaht. Die Schweißung wird in einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen. Nachdem der Streifen an der Kante 28 zu einem Rohr verschweißt ist, wird er auch an seinen Enden zugeschweißt und dort mit Einlaß- und Auslaßrohren 36 und 38 versehen, die, wie dargestellt, in die Enden des durch die Sicken 22 und 26 gebildeten Rohres führen.

Nachdem der Streifen auf diese Weise geschlossen ist, wird er mit Hilfe einer Biegevorrichtung 30 schlangenförmig gebogen (Fig. 3). Diese Vorrichtung ist an einem Ende 32 abgerundet und hier bei 34 zwischen den Außenkanten ausgeschnitten.

Beim Biegen neigen die Wandungen des Rohres dazu, sich an den Biegungen zu werfen, da der innere Radius der Biegungen kleiner ist als der äußere. Der Ausschnitt 34 der Vorrichtung bietet dabei Raum zur Aufnahme des überschüssigen Materials der inneren Wandung an der Abbiegung, das sich dort in Form einer einzigen Faltung im wesentlichen senkrecht zu den Längskanten des Rohres legt.

Das schlangenförmig gebogene Rohr 44 (Fig. 4) wird dann in eine Vorrichtung 40 (Fig. 5) eingelegt, die aus einer Anzahl Formblöcken besteht, die zwischen sich einen schlangenförmig verlaufenden Zwischenraum 42 lassen, in den das Rohr eingelegt wird. Es sind hierbei zwei verschiedene Arten von Formblöcken vorgesehen, einmal die Formblöcke 46 zum Formen der inneren Radien, die die flachen Wandungen des Rohres und die inneren Wandungen der Bögen halten, wobei ihre Abstände voneinander der Höhe der Sicken 22 und 26 entsprechen, und zum anderen die Formblöcke 48 zum Formen der äußeren Radien, die die Außenwandungen des Rohres an den Biegungen halten. Die runden Enden der Formblöcke 46 weisen Ausschnitte 47 auf, die die Falten an der inneren Wandung an den Biegungen des Rohres aufnehmen. Die Formblöcke 46 und 48 sind zwischen schweren Platten 50 und 52 (Fig. 6) eingebaut, die an den Außenkanten der flachen Rohre anliegen, wenn das Rohr aufgeweitet wird. Die üblichen Auswerferbolzen 53 sitzen in der Grundplatte 55, die außerdem einen oder mehrere Führungsbolzen 57 für die Platte 50 hält. Die Formblöcke 46 können in der Weise verlängert werden, daß man Abstandstücke 59 einlegt, so daß Rohrschlangen verschiedener Länge hergestellt werden können.

Das Rohr wird durch Einbringen einer Druckflüssigkeit in das Einlaßrohr 36 aufgeweitet, während die Rohrschlange 44 in der Vorrichtung gehalten wird. Die Druckflüssigkeit in dem Rohr preßt die Wandungen gegen die Formblöcke 46 und 48 und die Platten 50 und 52 an, weitet das Rohr und drückt die Seitenwandungen platt. Die Sicken 22 und 26, die in der Nähe der Schweißnaht 28 liegen, entlasten während des Aufweitens die Schweißnaht. Die gefalteten inneren Wandungen an den Biegungen des Rohres können sich dabei frei in die Ausschnitte 47 ausdehnen.

Um ein Rohr von etwa 2 · 65 mm im flachen Zustand auf ein Rohr von etwa 5 · 63,5 mm aufzuweiten, wird ein Druck von ungefähr 140 kg/cm² benötigt. Die angegebenen Maße sind nur als Beispiel angeführt.

Zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, können, wie in Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, auf die flachen Seitenwände

ao des Rohres eine Reihe von Rippen 60 aus in bekannter Weise gefaltetem und gelochtem Streifenmaterial aufgebracht werden. Gegen die Seitenkanten des Rohres (Fig. 8) können U-förmige Schienen 62 gelegt werden, deren Steghöhe gleich der Dicke der Rohre ist und die breite Flansche aufweisen, auf denen die flachen Teile der Rippen 60 ruhen. Das Rohr, die Rippen und die U-Schienen werden miteinander verlötet. Die U-Schienen 62 verhindern ein Dehnen der nebeneinanderliegenden Rippen und damit gleichzeitig ein Ausbeulen der Rohrwandungen bei hohen Innendrücken.

Vor dem Verlöten kann an jedem Ende des Wärmeaustauschers eine relativ schwere Tragplatte 70 (Fig. 9) angebracht werden, die mit Ausschnitten 72 versehen ist, in denen die Bögen der Rohrschlange 44 Aufnahme finden. Weiter können die Enden der U-förmigen Schienen 62 mit Lappen 74 versehen werden, die gegen die davorliegende Tragplatte 70 umgebogen sind und durch die die zusammengesetzten Elemente beim Handhaben vor dem Verlöten zusammengehalten werden.

Die durch das Sandstrahlen aufgerauhte Innenwand des Rohres verbessert den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches beträchtlich und die eine Faltung in der inneren Wandung der Biegungen der Rohrschlange gewährleistet einen Durchfluß der Flüssigkeit von einem Durchgang zum anderen mit geringem Druckverlust.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von schlangenförmigen, flachen Wärmeaustauscherrohren mit mehreren parallel liegenden Durchgängen, die durch mit diesen aus einem Stück bestehenden Bögen miteinander verbunden sind und mit Rippen versehen sein können, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallstreifen (20) in Längsrichtung um eine Mittellinie (24) gefaltet wird und die Kanten des Streifens dann so verbunden werden, daß er eine flache Leitung bildet, dann die Leitung in an sich bekannter Weise in beabstandeten Intervallen zur Herstellung der parallelen Durchgänge und der Bögen (Fig. 4) gebogen wird und dann durch ein von innen wirkendes Druckmedium zwischen Formblöcken (46, 48) aufgebläht wird, welche das Aufblähen der Leitungswandungen begrenzen, jedoch eine Verformung der Innenwandungen der Bögen von deren Außenwandungen weg ermögliehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (20) vor dem Falten auf der Innenseite entlang den Längskanten mit einer Sicke versehen wird und daß das A.ufhlähen der Leitungswandungen (44) auf die Höhe der Sicken (22, 26) begrenzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (20) auf der Innenseite vor dem Falten beispielsweise durch Sandstrahlen aufgerauht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 634 051, 619 994; französische Patentschriften Nr. 932 988, 900 815; britische Patentschrift Nr. 444 964.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 598Ί04 Z. 58