-
Verfahren zum Aufblähen von Teilverbund-Schichtkörpern Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Aufblähen von Teil verbund~SchichtRörpern zwischen glatten
Gegenlagern durch Einführen eines Druckmediums.
-
Mit derartigen Verfahren werden aus ebenen Halbzeugen, wie Blechen
und Platten durch teilweises Verbinden mittels Walzen, Pressen, Kleben etc. und
anschließendes Aufblähen mittels eines Druckmediums Hohlkörper erzeugt, die insbew
sondere als Wärmeaustauscher Anwendung finden. In diesen Fällen besteht der Hohlkörper
aus zwei Blechen oder Platten, die nach dem Aufblähen ein zusammenhängendes Kanalsystem
umschließen, das dem Durchlauf eines Heiz oder Kältemittels dient. Ein besonderes
Anwendungsgebiet für das genannte Verfahren besteht bei der Herstellung von Verdampfern
für Kühlschränke und Kühltruhen etc.
-
Bekannt ist ein Verfahren, bei dem zwei Bleche unter Zwischenlage
eines schweißhindernden Mittels entsprechend dem Kanals bild miteinander durch Walzschweißen
verbunden werden. Das auf diese Weise teilverschweißte Blech wird meist in einem
ersten Warmwalzvorgang und einem oder mehreren Kaltwalzvorgängen erzeugt. Infolge
der verschiedenen Einflußgrößen, wie Maßhaltigkeit der Ausgangsbleche, Temperaturgleich
mäßigkeit, Festigkeit etc. müssen maßliche Abweichungen insbesondere in der Länge
des Fertigbleches einkalkuliert werden. Aus diesem Grund können derartige Bleche
auch nicht
in einem Gesenk aufgebläht werden, da die unverschweißten
Zonen durch den Walzvorgang nie so exakt ausgebildet werden, daß sie mit den Ausnehmungen
eines Gesenks zur Deckung gebracht werden können. Derartige Verbund-Bleche werden
daher zwischen glatten Gegenlagern aufgebläht. Die auf diese Weise entstehenden
Hohlräume weisen Volumentoleranzen von bis zu + 6 % auf, wenn symmetrisch zur Schweißebene
nach beiden Seiten hin aufgebläht wird. Nach diesem Verfahren nur einseitig aufgeblähte
Hohlräume weisen sogar Volumentoleranzen bis zu + 10 % auf.
-
Bei der heute üblichen, weitgehend automatisierten Fabrikation von
Kühlschränken und dgl. mit Verdampfern aus Teilverbund-Schichtkörpern erfolgt die
Füllung des fertigen Kältemittelkreislaufes mit Kältemittel automatisch, d.h. es
wird jeweils eine bestimmte Menge Kältemittel eingefüllt. Ein optimales Funktionieren
des Kühlgerätes ist aber nur darin gewährleistet, wenn das Volumen des eingefüllten
Kühlmittels auf das Volumen des Kreislaufsystems abgestimmt ist. Das gilt insbesondere
für die zunehmend verwendeten Zweitemperaturverdampfer mit gemeinsamer Kühlmittelbeaufschlagung
Da alle anderen Aggrew gate des Kältemittelkreislaufes mit zufriedenstellender Volu
mengenauigkeit gefertigt werden können, hängt das optimale Funktionieren in erster
Linie von der Volumengenauigkeit des Verdampfers ab.
-
Um den Anforderungen an die Maahaltigkeit besser genügen zu können,
sind andere Verfahren entwickelt und bekannt geworden.
-
Sie basieren im Prinzip darauf, daß die beiden Ausgangsbleche auf
ihrer ganzen Fläche miteinander verbunden werden und das sie in Gesenken, die entsprechend
dem gewünschten Kanalbild ausgearbeitet sind, aufgebläht werden. Dabei bleibt die
Schweißung durch ein schweißhinderndes feines Raster auf der ganzen Fläche gleichmäßig
unterbrochen, Sie reißt unter
dem Blähdruck entsprechend dem Kanalbild
des Gesenks, wieder auf. Es wird auch eine ganzflächige Lötung unter Wärmeeinwirkung
bei Aufblähen entsprechend dem Kanalbild wieder getrennt Diese Verfahren liefern
zwar eine wesentlich bessere Maßhaltigkeit als das zuerst genannte, sind aber auch
wesentlich teurer, da für jedes gewünschte Kanalbild ein beton deres Gesenk angefertigt
werden muß, wobei dieses für die Trennung der Lötung außerdem heizbar sein muß.
-
Es sind also zwei prinzipielle Verfahren bekannt. Das eine ergibt
bei vergleichsweise geringerem Aufwand Teilverbund-Schichtkörper mit unbefriedigender
Volumentoleranz, während das zweite Verfahren eine befriedigende Volumentoleranz
nur mit erheblich höherem Aufwand erreicht.
-
Die bekannten Verfahren haben noch einen weiteren Nachteil Für das
Aufblähen werden Wasser oder Methylalkohol verwendet. Diese Flüssigkeiten müssen
nach dem Aufblähen aus dem oft komplizierten Kanalsystem restlos entfernt werden,
um Korrosionen zu vermeiden, für die Aluminium insbesondere in Gegenwart von Graphit
(aus dem schweißhindernden Mittel) oder anderen Metallen (Zink beim Löten) anfällig
ist. Das Ausblasen der Flüssigkeiten, gegebenenfalls mit anschließendem Trocknen
ist bei den siphonartigen Kanalgebilden oft sehr schwierig, zeitraubend und kostspielig.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Teilverbund-Schichtkörper
herzustellen, die nach dem Aufblähen eine zufriedenstellende Volumentoleranz haben
und bei denen das Entfernen der Druckflüssigkeit vereinfacht wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Aufblähen
zur Erzielung eines Gesamthohlraumes bestimmter
Größe ein flüssiges
Druckmedium in dosierter Menge einem führt wird. Dieses flüssige Druckmedium wird
erfindung gemäß mittels einer unabhängig vom Gegendruck arbeitenden Dosierpumpe
eingeführt.
-
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird ein flüssiges Druckmedium
verwendet, dessen Siedepunkt zwischen -20° C und +50° C liegt und dessen Sättigungsdruck
bei +200 C unter 10 atü liegt. Besonders bewährt als flüssiges Druckmedium hat sich
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Gemisch aus R 11 (=CFCl3) und R 12 (=CCl2F2),
mit dem sich der Siedepunkt in einem weiten Bereich einstellen läßt und das außerdem
nicht als Elektrolyt wirkt und Metalle nicht angreift. Derartige Gemische entspre
cheni. häufig auch dem im fertigen Kühlaggregat verwendeten Kältemittel.
-
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teilverbund-Schichtkörper
weisen folgende Vorteile auf. Die Volumentoleranz der durch Aufblähen entstandenen
Hohlräume beträgt nur noch + 0,6 96, sowohl bei den beidseitig als auch bei den
einseitig aufgeblähten Ausführungsformen.
-
Durch die Verwendung einer niedrig siedenden Flüssigkeit als Druckmedium
wird das Entfernen nach dem Aufblähen wew sentlich vereinfacht. Bei normaler Temperatur
oder nur leichter Anwärmung wird das Druckmedium infolge einer teilweisen Verdampfung
nach der Druckentlasung größtenteils flüssig aus dem Kanalsystem herausgedrückt
und kann wieder verwendet werden. Der Rest wird entweder durch weiteres Verdampfenlassen
entfernt oder dampfförmig abgesaugt und wieder verdichtet und als flüssiges Druckmedium
wieder verwendet.
-
Das Verfahren wird anhand folgender Ausführungsbeispiele weiter erläutert:
1*
Beispiel Eine als Teilverbund-Schichtkörper vorliegende Platine aus Altunniumblech,
mit den Abmessungen 600 x 2400 x 1,5 mm wird in die Aufblaspresse eingelegt und
an die Förderpumpe angeschlossen. Die Streckgrenze des Metalls ist im Mittel 4,0
Kp/mm2. Die Platine soll durch Aufblähen ein zur Tei lungsebene symmetrisches Kanalsystem
erhalten, dessen Gesamtvolumen 565 cm3 betragen soll. Die Förderpumpe hat bei einem
Kolbendurchmesser Von 20 mm und einem Kolbenhub von 60 mm bei 100 Hüben/Ninute eine
Förderleistung von 113 Liter/Stunde. Die Pumpe würde das zum Aufblähen erforderliche
Volumen in 0,005 Stunden bzw. mit 30 Hüben fördern. Mit R0cksicht auf den volumetrischen
Wirkungsgrad der Pumpe, die geringe Kompressibilität des flüssigen Druckmediums
(20 %R1, 80 % R12), die elastische Rückverformung der aufgeblähten Platine und das
Volumen der Anschlußleitung wird zu der theorie tisch ermittelten Hubzahl noch ein
Zuschlag gemacht. Die Anlage ist mit einem Hubzähler versehen, der bei vorstehendem
Beispiel auf 32 eingestellt wird. Nachdem die eingestellte Hubzahl erreicht ist,
schaltet sich die Förderpumpe selbsttätig aus. Anschließend wird das Kanalsystem
vom Aufblähen.
-
druck, der bei Platinen der in diesem Beispiel genannten Größe 100
bis 120 atti beträgt, entlastet und das Druckmedium abgesaugt. Abweichungen zwischen
Soll und Istvolumen liegen bei diesen Platinen unterhalb von + 0,5 % des Nennvolumens,
d.h. also unter 3 cm3.
-
2. Beispiel Eine Platine mit den Abmessungen 1000 x 3500 x 2 mm soll
einseitig zur Symmetrie ebene aufgebläht werden und ein Kanalsystem mit 1500 cm3
Volumen enthalten. Die Platine wird wie in Beispiel 1 in die Aufblähpresse eingelegt
und an eine Förderpumpenanlage angesohbssen. Wegen des gewük sichten einseitigen
Aufblähens besteht die Platine aus je einer 1 mm dicken Schicht einer Aluminium-Legierung,
wobei die atifzublähende Schicht eine mittlere Festigkeit von 4,0kp/mm2 und die
glattbleibende Schicht eine solche von 11 kp/mm2 aufweist. Die Pumpnnlage leistet
in diesem Fall
168 l/h bei 100 Hüben/Minute. Die Hubzahl je Zeiteinheit
ist durch Veränderung der Drehzahl in einem weiten Bereich verstellbar. Auf diese
Weise kann die Zeit für das Aufblähen an die Taktzeiten anderer Fertigungsschritte
angepaßt werden.
-
Im vorliegenden Fall war die Puinpanlage auf 3000 Hübe/Stunde eingestellt.
Aus dem geforderten Volumen und der Pumpenlei stung wird die Förderdauer berechnet,
die hier 0,01785 Stunden oder 64,2 Sekunden beträgt. Durch Einstellen einer Zeitschaltuhr
auf 66 Sekunden wird ein erfahrungsgemäßer Zuschlag berücksichtigt. Nach dieser
Zeit wird das Aufblähen mit dem flüssigen Druckmedium (20 % R11/80 ffi R12) automatisch
beendet, die Platine vom Förderdruck (180 bis 200 atü) entlastet und das Druckmedium
abgesaugt. Die einseitig aufgeblähten Platinen werden mit einer Volumentoleranz
von + 0,6 % hergestellt.
-
Patentansprüche