DE2007400C3 - Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauscherelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauscherelementen aus zwei am Rand unier Einschluß eines Anschlußstutzens miteinander dicht verschweißten Blechplatten, bestehend au* iwei beidseitig an das Blechplattenpaar anlegbaren Werkzeugplatten mit einer der auszubildenden Warnetauscherkontur entsprechenden Oberflächenkontur. tiner Vorrichtung zum Gegeneinanderdrücken der Werkzeugplatter, und einer Einrichtung zum Zuführen eines Druckfluides zu dem Anschlußstutzen. Eine solche Vorrichtung ist aus der US- PS 16 85 388 bekannt. to

Bei dieser Vorrichtung sind die Werkzeugplatten an Tischplatte und Stempel einer Hochdruckpresse befe-Itigt, bei welcher der Druck auf den Stempel hydraulisch •der mit Hilfe einer Spindel erzeugt wird.

Eine solche Presse mag als Haltevorrichtung bei der « Herstellung kleinerer Wärmetauscherelemente geeignet sein. Wenn jedoch die Wärmetauscherelemente eine Flächenausdehnung in der Größenordnung von wenig-Itens etwa 1 qm aufweisen, dann kann die Presse, insbesondere deren Stempel, dem Druck des das eo filechplattenpaar zu einem Wärmetauscherelement aufblähenden Mediums nicht standhalten. Der Stempel biegt sich elastisch auf und in den äußeren Bereichen werden die Blechplatten nicht mehr so fest zusammengehalten, daß diejenigen Bereiche, an denen sie später μ miteinander verschweißt werden sollen, sich nach dem Ausformen der Wärmeträgerkanäle noch berühren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es mit ihr möglich ist, an allen in Betracht kommenden Stellen die Blechplatten des auszuformenden Wärmetauscherelements während des Ausformens der Wärmeträgerkanäle fest zusammenzuhalten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Die Erfindung schafft demnach eine Vorrichtung, bei welcher die der ausformenden Kraft entgegengerichtete Haltekraft von einem unter Druck stehenden Medium aufgebracht wird.

Es ist bei Tiefziehpressen, die mit sehr hohen Kräften arbeiten, an sich schon bekannt, diese Kräfte hydrostatisch aufzubringen (DE-PS 10 52 316). Dabei erfüllen die Druckräume und die Druckplatten aber ersichtlich eine andere Aufgabe als es die Druckplatten bei der vorliegenden Erfindung tun.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch leicht möglich, die haltenden Gegenkräfte an die die Biechpiatten zu einem Wärmelauseherelemeni ausformenden Druckgefäße und Anschlußstutzen an dem Blechplattenpaar aus derselben Druckfluidquelle zu versorgen.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werd :n. Es zeigt

F i g. 1 ein am Rand verschweißtes Blechplattenpaar; F i g. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2 im Querschnitt vordem Verformen der Blechplatten;

F i g. 4 einen Ausschnitt aus der Vorrichtung nach F i g. 2 nach dem Verformen der Blechplatten, und

F i g. 5 eine Werkzeugplatte.

In F i g. 1 ist ein Paar Blechplatten dargestellt, die für die Formung eines Wärmetauscherelements dienen. Diese Platten 1 und 2 sind symmetrisch, wie aus F i g. 1 ersichtlich, liegen aufeinander und ihre Ränder 3 sind zusammengeschweißt, um eine dichte Verbindung mit Ausnahme an einer Stelle la vorzusi>m An der Stelle 3a ist jede der beiden Platten 1, 2 von der anderen zwecks Befestigung eines Anschlußstutzens 4 darin fortgebogen. Dieser steht, wie nachstehend noch ausgeführt wird, mit einem Druckschlauch in Verbindung, um Druckwasser zwischen die Platten einzuleiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit der die Verformung der Platten 1, 2 bewirkt werden kann, ist in Fig. 2 und im Schnitt mehr im Detail in Fig. 3 und 4 dargestellt. Diese Vorrichtung 5 weist einen Zwischenraum 6 zur Aufnahme des Plattenpaares und von Werkzeugplatten auf. Dieser Zwischenraum 6 ist begrenzt von einer schweren, länglichen Auflageplatte 7, die sich über die ganze Länge der Vorrichtung 5 durch diese in Längsrichtung hindurch erstreckt, sowie von einer gegenüberliegenden, oberen Platte 8 aus leichterem und verhältnismäßig biegsamen Werkstoff. Auch diese Platte 8 erstreckt sich über die gesamte Länge der Vorrichtung 5.

Die Vorrichtung 5 weist ferner ein oberes und ein unteres Druckgefäß 9 und 10 auf, die im wesentlichen halbzylindrische Wände 11 und 12 und glatte Stirnplatten 13,14 aufweisen, wobei alle diese Teile ausreichend stark sind und ausreichend starke Verbindungen miteinander haben, um dem Innendruck standzuhalten.

Die halbzylindrische Wand 11 des einen Druckgefäßes 9 ist, wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, vorzugsweise durch kräftige Schweißnähte längs ihrer freien Längskanten 15 und 16 nicht nur an den Längskanten der

biegsamen Platte 8 befestigt, sondern auch an den schweren Verbindungsplatten 17 und 18, die sich über die gesamte Länge des Zwischenraumes 6 in Längsrichtung erstrecken und die beiden Druckgefäße 9, 10 miteinander verbinden.

In ähnlicher Weise ist die halbzylindrische Wand 12 des anderen Druckgefäßes 10 längs ihrer freien Kanten 20 und 21 an der starren Auflageplatte 7 befestigt. Diese Verbindungen oder Schweißungen sind lediglich zwischen den freien Kanten 20 und 21 und der i« Auflageplatte 7 vorhanden und so ausgebildet, daß sie den Druck von der Auflageplatte 7 aufnehmen können. Die Unterseite der Veibindungsplatten 17 und 18 braucht lediglich mit den Längskanten der Auflageplatte 7 durch in F i g. 3 und 4 gezeigte Schweißungen 22,23 verbunden zu werden. I-Träger 19 sind zur Vei-stärkung der halbzylindrischen Wände Il und 12 vorgesehen.

Die Einführung von hydrostatischem Druck in die Druckgefäße 9 und 10 und durch den Anschlußstutzen 4 in den Raum zwischen den Platten 1 und 2 wird durch >o ein Rohrleitungssystem 26 bewirkt. Dieses Rohrleitungssystem 26 enthält eine Hauptleitung 27, eine Verteilerleitung 28, Rohre 29 und 30, die r.it dem Inneren der Druckgefäße 9 und 10 in Verbindung «tehen, und eine mittlere Leitung 31, die in geeigneter Weise an ihrem inneren Ende 32 mit dem Anschlußstutien 4 verbunden ist. Die eine Verbindungsplatte 17 hat eine Öffnung 35 für die Leitung 31. Es ist für die Erfindung wesentlich festzustellen, daß die Vorrichtung fest gespannt ist, bevor Druck durch den Anschlußstut- Jo len 4 eingefüh't wird. Hierdurch wird das zu formende Wärmetauscherelement an seinem Platz in der Vorrichtung 5 festgelegt und relative Bewegung zwischen der Vorrichtung 5 und dem Wärmetauscherelement verhindert. Ein Ventil 33 ist in der Leitung 31 zum Absperren dieser Leitung 31 vorgesehen. Das Ventil 33 kann auch benutzt werden, um den Durchfluß durch die Leitung 31 zu drosseln.

Die Höhe des Zwischenraumes 6 ist so bemessen, daß er das Plattenpaar 1,2 und die nachfolgend beschriebe- «en Werkzeu_öplatten aufnehmen kann. Die Werkzeugplatten setzen sich im wesentlichen aus schweren oberen und unteren Platten 36 und 37 zusammen, die so ausgebildet sind, daß sie über den miteinander verbundenen Platten 1 und 2 über die gesamte Länge und Breite derselben liegen. Die obere Werkzeugplatte 37 ist mit ein.ir Versteifungsplatte 47 versehen, die oben auf ihr aufliegt. Sie erstreckt sich bis auf einen kurzen Abstand bis dicht an die biegsame Platte 8, wenn diese sich im entspannten Zustand befindet. Diese Gesamten Ordnung ist in Längsrichtung in den Zwischenraum 6 einschiebbar.

Die Ober'lächen der Werkzeugplatten 36 und 37 kommen im entspannten Zustand der Anordnung nicht in Berührung mit den Platten I und 2. Die Platten 36 und 37 sind nämlich mit auseinanderliegenden Bohrungen 48 versehen, die die Schäfte 49 von Bolzen 50 mit abgerundeten, vorstehenden Köpfen 51 aufnehmen. Die ilachen Rückseiten der Bolzenköpfe 51 liegen auf den Oberflächen 52 und 53 der Werkzeugplatten 36 und 37 auf. während die abgerundeten Oberflächen derselben an den Platten 1 und 2 MnÜegen. jedem Bolzen 50 an der •inen Werkzeugplatte 16 steht hier ein Bolzen 51 an der anderen Werkzeugplalte 37 gegenüber. Die Bolzenköpfe 51 wirken auf die Platten 1,2 in der Weise ein, daß sie « einen engen Reibungseingriff mit ihnen an den berührten Stellen haben und ein Gleiten der Platten 1,2 legenüber den Bolzenkö.ifen 50, 51 verhindern. Sollte das Metall an diesen Einwirkungsstellen unter Zugeinwirkung stehen, so hatten die Bolzenköpfe 50, 51 es dennoch fest, da sie dann noch unter Druck stehen. Es ist ferner wünschenswert, daß die Scheitel der Bolzenköpfe 51 abgeflacht sind, so daß sie die einmal ergriffenen Teile der Platten 1,2 in ihrer flachen Form belassen. Die ausgeformten Platten 1, 2 werden auf diese Weise mit einander gegenüberliegenden kleinen, flachen Flächen versehen, die das Zusammenschweißen erleichtern.

Vor Beginn der Anwendung hydrostatischen Drucks wird die aus Blechplattenpaar 1,2, Werkzeugplatten 36, 37 und Versteifungsplatte 47 bestehende Plattenanordnung in Längsrichtung in den Zwischenraum 6 zwischen den Druckgefäßen 9 und 10 eingeschoben. Dies läßt sich leicht durchführen, denn, wie aus F i g. 3 ersichtlich, ist ausreichend Platz 52 zwischen den Seiten der Plattenanordnung und den Verbindungsplatten 17 und 18 vorhanden. Es ist ferner ein schnaler Raum 55 zwischen der biegsamen Platte 8 und der Oberseite der Versteifungsplatte 47 vorgesehen, um eine unbehinderte gleitende Bewegung der Plattenanordnung in den und aus dem Zwischenraum 6 zu erlauben. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, verschwindet der Raum 55, nachdem hydrostatischer Druck den Druckgefäßen 9 und 10 zugeführt wurde. Das Verschwinden des Raum* 55 ergibt sich aus der hinreichenden Biegsamkeit der Platte 8, die von dem hydrostatischen Druck im Druckgefäß 9 leicht hinuntergebogen wird, um mit der oberen Fläche der Versteifungsplatt: 47 in Eingriff zu kommen. Die biegsame Platte 8 verbiegt sich über ihre gesamten Längsrandteile 58 ausreichend, die über den Räumen 52 längs der Plattenanordnung liegen, sowie auch an ihren Endteilen 59, die dort über ähnlichen Räumen liegen. Der starke hydrostatische Druck, der diese Durchbiegung der Platte 8 » erursacht. wird durch diese Platte auf die Versteifungsplatte 47 und von dort auf die Werkzeugplattf. 37 und auf deren Bolzenköpfe 51 übertragen. Die Bolzenköpfe 51 gelangen :nit der oberen Platte 1 in Eingriff und halten die Platten 1 und 2 fest gegen die Bolzenköpfe 51 der unteren Werkzeugplatte 36. Die Platte 36 ist auf dec schweren, verg'^ichsweise unnachgiebigen Auflageplatte 7 abgestützt, so daß ein festes Halten der Wärmetauscherelement-Platten 1, 2 zwischen den einander gegenüberliegenden Gruppen von Bolzenköpfen 51 bewirkt wird. Die schwere Auflageplatte 7 wird auch durch hydrostatischen Druck, der unter ihr im Druckgefäß 10 wirkt, getragen.

Der Druck je Flächeneinheit in den Druckgefäßen 9 und 10 kann gewünschtenfalls größer sein als der, der zwischen den in ein Wärmetauscherelement auszudehnenden Platten 1, 2 wirksam gemacht wird. Normalerweise ist jedoch kein größerer Druck erforderlich, und derselbe Druckknopf kann in beiden Fällen gebraucht werden, da die Flächen der Platten 7 und 8, auf die der hydrostatische Druck von den Druckgefäßen 10 und 9 zur Einwirkung gelangt, größer sind als die in der auszudehnenden Platteneinheit den Druck enthaltenden Flächen. Deshalb ist die Gesamtkraft, die die Vorrichtung zusammenhalt erheblich größer als die. die sie zu öffnen oder auseinander zu drücken bestrebt ist. Es ist wesentlich, daß der Druck in den Druckgefäßen 9 und 10 aufgebaut wird, bevor Druckflüssigkeit durch den Anschlußstutzen 4 zugeführt wird. Dies wie auch die Regelung des Flächendrucks erfolgt durch Betätigung des Ventils 33.

Aus dem Vorstehenden dürfte ersichtlich sein, daß entsprechend der Form und Anordnung oder Teilung

der Bolzen 50 hohle, verschiedenartig geformte Wärmetauscherelemente durch Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung leicht geformt werden können. Es ist lediglich nötig, das Paar der abschließenden Werkzeugplatten 36, 37 in der gewünschten Lage in der beschriebenen Vorrichtung zu halten und dann ihr Formen oder Konturieren durch Aufbringung eines ausreichenden hydrostatischen Drucks zwischen ihnen zu bewirken. Das Ausmaß, bis zu dem Teil der Wärmetauscherplatten von sich fort ausgedehnt werden, hängt von der Höhe der Bolzen 50, 51 über den einander nach innen gegenüberliegenden Oberflächen der Werkzeugplatten 36, 37 ab, da diese Oberflächen die Ausdehnung begrenzen. Bei Verwendung des geeigneten Stahls fließt dieser unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks und ergibt ein Gebilde von überall gleichmäßiger Stärke. Obwohl der Stahl etwas über die Bolzen 50 hinausfließen kann, wprdpn dip Plattpn 1 und 2 immpr noch fpstpphattpn da , jedes Dünnerwerden lediglich zu einer Bewegung der Bolzen 50 aufeinanderzu durch die Wirkung des hydrostatischen Drucks in den Druckgefäöeri 9 und 10 führen würde.

F i g. 5 zeigt, wie die Werkzeugplatten 36 und 37 leicht mit verschiedenen Arten von Vorsprüngen ausgerüstet werden können. Beispielsweise können neben dem Bolzen 50 längliche Vorsprünge 71 verwendet werden, die Schenkel 72 aufweisen, welche mit benachbarten Bohrungen 48 in Eingriff stehen. Längere oder anders geformte Vorsprünge können nach Wunsch benutzt werden, wie z.B. in Fig.5 rechts oben dargestellt. Verschiedene andere Kombinationen lassen sich ebenfalls durchführen, z. B. kann eine der Platten in ihrem ursprünglichen, flachen Zustand belassen werden, während nur die gegenüberliegende Platte durch hydrostatischen Druck ausgedehnt wird. Als Abwandlung hiervon kann ein Teil einer Platte eben sein, während der gegenüberliegende Teil der anderen Platte ausgedehnt ist. Dann kann die Anordnung über die rpstlirhen Teile beider Platten umgekehrt getroffen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauscherelementen aus zwei am Rand unter Einschluß eines AnschJußstutzens miteinander dicht ver- ϊ schweißten Blechplatten, bestehend aus zwei beidseitig an das Blechplattenpaar anlegbaren Werkzeugplatten mit einer der auszubildenden Wärmetauscherkontur entsprechenden Oberflächenkontur, einer Vorrichtung zum Gegeneinanderdrücken der ι ο Werkzeugplatten und einer Einrichtung zum Zuführen eines Druckfluides zu dem Anschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Gegeneinanderdrücken der Werkzeugplatten (36, 37) aus zwei etwa halbzylindrischen, unter Fluiddruck setzbaren Druckgefäßen (9, 10) gebildet ist, die mit ihren ebenen Wandflächen einander zugekehrt sind und unter Bildung eines Zwischenraums (6) zur Aufnahme von Blechplattenpaar (1, 2) und Werkzeugplatten (36, 37) mittels zweier Verbindungsplattem (17, 18) miteinander verbunden sind, daß die ebene Wand des einen Druckgefäßes (10) von einer starren, steifen Auflageplatte (7) und die ebene Wand des anderen Druckgefäßes (9) von einer flexiblen Platte (8) gebildet sind, und der Zwischenraum (55) zwischen der einen Werkzeugplatte (37) und der flexiblen Platte (8) des anderen Druckgefäßes (9) mittels einer Ausgleichs- und Versteifungsplatte (47) weitgehend ausgefüllt ist. so

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. da£ die Werkzeugplatten (36, 37) mit in einem Raster angeordneten Bohrungen (48) versehen sind, in welche Bolzen (50, 72) mit Köpfen (51, 71) einsteckbar sind. 3ϊ