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Platte für Wärmeaustauscher und Verfahren zu ihrer Herstellung Die,
Erfindung bezieht sich auf plattenförmige Wärmeaustauscher, deren Platten mit Sicken
versehen sind und bei denen der Vorlauf- bzw. Rücklaufkanal von der Plattenrandzone
derart gebildet ist, daß die Kanäle, die Sickenrichtung kreuzen, wobei der Durchlauf
des einen der beiden w4rmetauschenden Medien parallel zu den $iQken erfolgt. Gegenstand
der Erfindung ist eine für die, Herstellung soleher Wänneaustauscher besonders geeignete
Platte., die sich nach einem einfachen Verfahren preiswert herstellen läßt. Dieser
Fortschritt wird durch eine neuartige Ausbildung der Sicken und ihrer in die Kanäle
übergehenden Enden im Verhältnis zueinander erreicht, Plattenförmige Wärmeaustauscher,
insbesondere Plattenheizkörper, bestehen bekanntlich aus zwei Blechplatten, die,
in geringem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich den Hohlraum für
das wärmeübertragende, Medium einschließen. In
der Regel entsprechen die beiden
Blechplatten einander spiegelbildlich, so daß die Tiefe der Sicken jeder der beiden
Platten je, gleich der Hälfte des Plattenabstindes ist. Die längs der Scheitellinien
zusammengeschweißten Sicken unterteilen dabei den flachen Hohlraum in parallele,
senkrechte, Kanäle. Bekannt ist es auch, nur eine der beiden Blechplatten mit Sicken
zu verselien und die. andere Platte völlig eben auszubilden, wobei also die Tiefe
der Sicken, der erstgenannten Platte gleich dem Plattenabstand ist, Der Erfindungsgedanke
ist für beide Ausführungsformen anwendbar. Bevorzugt kommt allerdings die erstgenannte
Ausführungsform mit zwei Formplatten in Frage> weil hierbei die, erforderliche VerfQrmung
jeder der beiden Platten geringer ist als in dem anderen Falle, in dem die Sicken
der einzigen Formplatte bei gleichem Plattenabstand notwendigerweise, die doppelte
Tiefe, erhalten müssen. Auch Festigkeitsgründe sprechen für die spiegelbildlich
symmetrische Ausführungsform.
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Die Fertigung solcher Platten erfolgte bisher durch Tief7,jehpre,s.se,ii.
Diese Fertigung ist umständlich und teuer, Infolgedessen ist die Erfindung von dem
Wunsch ausgegangen, die Platten durch Walzen in fortlaufendem Arbeitsgang herzustellen,
Dieses ist an sich für die Herstellung von Autokühlern bekamt, kann dort allerdings
ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden, weit es sich nux, um schmale Bänder handelt,
die zudem aus dünnem, Blech gefertigt werden. Die Herstellung größerer Platten aus,
kräftigem Stahlblech, wie sie insbesondere für Heizkörper verwendet werden, ist
demgegenüber wesentlich schwieriger, und zwar können beim Verformexi durch Walzen
leicht Verziehungen und Verwerfungen auftreten. Diese Schwierigkeiten, sind bei
der Platte gemäß der Erfindung vermieden, und zwar ist diese dadurch gekennzeichnet,
daß die Sicken an ihren Enden in den Vor- bzw. Rücklaufkanal begrenzende Wellen
übergehen, deren Querschnitte so bemessen sind, daß zwischen zwei parallelen, je
seitlich einer Sicke zu ziehenden Geraden alle senkrecht zur Sickenlängsrichtung
geführten Schnitte wellenförmige Schnittliwen gleicher Gesamtstrecke ergeben.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
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F i g# 1 zeigt in Seitenansicht einen Plattenheizkörper, F
i g, 2 zeigt in wesentlich größerem Maßstab, und zwar in räumlicher Form
der Darstellung, das Randende einer Sickenausführungsform; F i g. 3 veranschaulicht
in gleicher Seitenansicht wie F i g.- 1 an Hand einer Ecke eines Plattenheizkörpers
eine andere Ausbildungsmöglichkeit der Sicken; F ig.4 schließlich zeigt wieder in
räumlicher Form der Darstellung und ebenfalls in größerem Maßstab das Randende einer
solchen Sicke gemäß F'i g, 3.
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Den in F i g#, 1 in Seitenansicht dargestellten Plattenheizkörper
kanii man hinsichtlich seines grundsätzlichen Aufbaues - abgesehen also,
von der besonderen, erfindungsgemäßen Form der Sicken -
auch als Veranschaulichung
bekannter Ausführungsformen
betrachten. Bei einem solchen Plattenheizkörper
sind die beide'ii- großen rechteckigen Blechplatten 1 durch senkrechte Sicken
2 in senkrechte Kanäle unterteilt. Im Bereich mittlerer Höhe sind die beiden Blechplatten
längs.der Scheitellinien der Sikken miteinander verschweißt, wodurch die genanhten
senkrechten Kanäle - abgeteilt werden. Oben -und unten berühren sich die,einander
gegenüberliegenden Sickenenden aber nicht, so daß in waagerechter Richtung oben
und unten je ein durchgehender Kanal frei ist. Dieser. Vorlaufkanal oben und der
Rücklaufkanal unten ermöglichen mit den senkrechten Verbindungskanäleii einen ungehinderten
Umlauf des Heizmediums entsprechend den gezeichneten Pfeilen, ohne dessen Strömungsweg
in unzulässigem Maße zu beengen.
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Wenn die Platten für einen solchen Plattenheizkörper in der bis-h'e'r-
üblichen Weise mit Hilfe von Tiefziehpressen hergestellt werden, so- besteht hinsichtlich
der Form der Sicken und der Sickenenden ein weiter Spielraum. Es bereitet- keine
Schwierigkeiten, eine solche Blechplatte beliebigen Verformungen zu unterwerfen,
Mit Hilfe von sogenannten »Niederhaltern« kann das Plattenmaterial hierbei leicht
in seiner ebenen Lage also an den Flächenteilen zwischen den Sicken festgehalten
werden. Dadurch werden die. Platten gehindert, sich während des Verformens zu verspannen.
Tiefziehpressen haben aber den Nachteil einer sehr teuren und schweren Bauweise.
Zum anderen ist die Fertigung sehr zeitraubend, denn mit solchen Pressen lassen
sich die gewünschten Platten nur immer stückweise formen. , Demgegenüber
ist eine Fertigung durch Walzen in großen Längen wesentlich billiger. Bemißt maxi
die Platte für verschiedene Heizkörpergrößen mit gleicher Höhe, so daß die einzelnen
Heizkörpertypen sich nur durch ihre Länge unterscheiden, so kann man aus einem einzigen
fortlaufend gewalzten Band einfach durch Abtrennen von Abschnitten unterschiedlicher
Länge alle-diese verschiedenen Plattend heizkörpertypen herstellen. Auf diese Weise
wird also eine Fertigung -in großen Serien und daher besonders billig ermöglicht.
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An Hand der maßstäblich größeren Darstellung in F i g. 2 sei
veranschaulicht, wie durch zweckmäßige Wahl der Sickenform die Güte der einzelnen
Platten und damit des ganzen Heizkörpers verbessert werden kann. Bei der Darstellung
handelt es sich um ein Stück am Rande einer solchen Platte gemäß Fig.
1,
so daß der Endteil der Sicke deutlich erkennbar ist.
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Die Sicke hat in ihrem mittleren Teil den vom sichtbaren Querschnitt.
Es ist ersichtlich, daß die Platte 1 und die Gegenplatte l' längs der Scheitel
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der beidseitigen Sicken zusammenstoßen. Längs dieser Scheitellinien bzw.
schmalen Scheitelflächen sind bei dem fertigen Plattenheizkörper die beiden Platten
miteinander verschweißt.
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Die hier als Beispiel veranschaulichte Platte ist so ausgebildet und
bemessen, daß sie in der durch die Pfeile gekennzeichneten Walzrichtung einwandfrei
gefertigt werden kann'. Die Sicken verlassen hierbei das Walzenpaar in Lage parallel
zu den Walzenachsen, wobei ein Tiefziehvorgang nur in Längsrichtung der Sicken stattfindet,
also zwischen zwei einander gegenüberstehenden Mantellinien des Walzenpaares. Hierbei
können Verwerfungen nicht auftreten, denn in Verlängerung der Sicken halten die
beiden Walzen mit diesen Mantellinien das Blechmäterhaf einwandfrei fest und üben
dadurch die gleiche Wirkung aus, wie es beim Tiefziehpressen durch die Niederhalter
geschieht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind es die schmalen Randteile
4 des Blechmaterials, die in dieser Weise niedergehalten werden,- und genau entsprechend
an der in F i g. 2 nicht dargestellten anderen Randkante des Bleches.
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In Walzrichtung, also in Richtung der beiden großen Pfeile, ist bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel das andere wesentliche Merkmal als erfüllt
zu erkennen, nämlich das Merkmal, daß in dieser Richtung nur Faltvorgänge auftreten,
deren Raffungsgrad längs aller in Walzrichtung parallel verlaufenden Längslinien
gleich groß ist. Um dieses nachzuprüfen, sei folgender Versuch unternommen:
Auf
das zu walzende ebene Blech mögen vor dem Walzen die strichpunktierten Linien A-A,
B-B, C-C und D-D aufgezeichnet werden, und es mögen auf jeder dieser Linien in genau
einander gleichen Ab-
ständen die durch Kreuze angedeuteten Punkte a und
d, b und b, c und c' sowie d und
d' markiert werden. Wenn dann der Walzvorgang durchgeführt ist, dann sollen
die Abstände dieser vier Punkt.Paare wieder einander genau gleich sein, und zwar
sowohl der direkt gemessene Abstand (Luftlinie) a-a'= b-b' = c-c' =
d-d als auch jede dieser vier Strecken, gemessen längs des Zickzackzuges der eingezeichneten
strichpunktierten Linien. Ist diese Bedingung erfüllt, dann ist nachgewiesen, daß
in der durch die großen Pfeile gekennzeichneten Walzrichtung ausschließlich Faltvorgänge
stattgefunden haben. In dieser Richtung ist das Blechmaterial nur unterschiedlich
gefaltet, denn jede der vier zwischen den markierten Punkten durch strichpunktierte
Linien dargestellten Strecken ist aus genau der gleichen, jedoch geraden Strecke,
entstanden. Das bedeutet, daß der Raffungsgrad in allen vier Fällen genau der gleiche
ist und daß Tiefziehvorgänge in dieser Richtung nicht aufgetreten sind.
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In gleicher Weise kann man auch den Teilabschnitt 5 des Randes,
nämlich denjenigen Teil der Randkante, der in der Verlängerung der Sicke liegt,
profiliert ausführen, und zwar mit dem gleichen Raffungsgrad. Diese Zickzackwellung
im Teilabschnitt 5
der Randkante ergibt sich also nicht aus Erfordernissen
des praktischen Gebrauchs. Bei Fertigung der Bleche mit Hilfe von Tiefziehpressen
wird dieser Teil nämlich ebenflächig ausgeführt. Nur bei der Herstellung nach dem
Walzverfahren kann die genannte Zickzackwellung zweckmäßig sein, da hierdurch das
Auftreten eines Tiefziehvorganges auch in diesem Randabschnitt vermieden wird. Statt
dessen findet auch hier eine reine Faltung und Raffung statt. So kann auch dieser
Randteilabschnitt zum Festhalten des Bleches während des Tiefziehens der Sicke dienen.
Somit -üben die beiden Walzen auch in diesem Abschnitt 5 mittels ihrer dort
angreifenden Mantellinien die Funktion der beini Tiefziehpressen üblichen Niederhalter
aus.
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Während die Tiefe der Sicke im. Bereich der schmalen Scheitelfläche
3 gleich dem halben Plattenabstand ist, so daß durch Zusammenschweißen mit
der spiegelbildlich gleichen Gegenplatte die beiden Kanäle 6 und
7 voneinander abgetrennt werden, ist die Tiefe der Zickzack-Wellung im. Bereich
der Schnittlinie C-C wesentlich kleiner, wie aus der Zeichnung erkennbar. Dort also
stehen die beiden
Kanäle 6 und 7 miteinander in Verbindung.
Diese Durchgänge bilden den aus F i g. 1 ersichtlichen Vorlauf- bzw. Rücklaufkanal.
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Während bei der Sickenform gemäß F i g. 1 und 2 die tiefe Sicke
2 nach ihren beiden Enden in zickzackförmig gefaltete Teile geringerer Tiefe ausläuft,
ist bei der Sicke gemäß F i g. 3 und 4 ein anderer Weg gewählt, und zwar
sind die an die Sicke in ihrer Verlängerung anschließenden Teile hinsichtlich ihrer
Querschnittsform genauso ausgebildet wie die Sicke selbst, jedoch mit dem Unterschied,
daß die Ausbauchung aus der Plattenfläche nach der entgegengesetzten Seite vorspringt.
In die maßstäblich größere Darstellung der F i g. 4 sind zur Erläuterung
die gleichen gestrichelten Linien A-A und C-C eingezeichnet wie in F i
g. 2, Dadurch ist deutlich angezeigt, daß diese beiden Linienzüge genau miteinander
übereinstimmen und sich nur durch die Richtung der Ausbauchung unterscheiden. Auch
hier ist, wie ohne weiteres erkennbar, der Raffungsgrad in beiden Fällen genau der
gleiche.
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Wie die in F i g. 3 als Abschnitt dargestellte Ecke eines solchen
Heizkörpers zeigt, ergeben diese nach außen gedrückten Ausbauchungen 8 in
ihrer Gesamtheit wieder einen quer hindurchgehenden Vorlauf-bzw. Rücklaufkanal,
während die Sicken 2 in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
die senkrechten Kanäle trennen.
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Die vorstehenden Darlegungen haben zeigen sollen, daß die Formgebung
der Platte gemäß der Erfindung, und zwar die Ausbildung und Bemessung der Sicken,
unter dem Gesichtspunkt gewählt sind, daß möglichst nur Raflungen und Faltungen
erfolgen, Tiefziehvorgänge jedoch, die das Material verfonnen, weitestgehend vermieden
werden. Hierdurch ist die erstrebte Herstellung der Platten im Walzverfahren auf
einwandfreie Weise ermöglicht. Das Walzen der Platten erfolgt in an sich bekannter
Weise in Richtung senkrecht zur Sickenlängsrichtung, so daß die Sicken die Walzen
parallel zu deren Achsen verlassen. Es werden auf diese Weise Platten erzeugt, die
deshalb, weil ihre Formung unter weitestgehender Vermeidung von Tiefziehvorgängen
erfolgt ist, frei von inneren Spannungen sind und sich daher leicht zu den vollständigen
Wärmeaustauschern, insbesondere Heizkörpern, zusammensetzen lassen.
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Ein solcher Heizkörper, der aus Platten gemäß der Erfindung zusammengeschweißt
ist, ist sowohl für Warmwasserheizungen als auch für Dampfheizungen geeignet. Da
aus den erläuterten Gründen innere Spannungen des Materials in weitestgehendem Maße
vermieden sind, ist die Gefahr eines Verziehens im Betrieb wesentlich verringert.