DE2246445C2 - Jig for forming a heat exchanger element - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvorrichtung für das Formen ünes Wärmetauscherelements od. dgl. aus einem Rohling, der aus zwei a Teinanderliegenden, an den Rändern verschweißten Platten besteht, mit Hilfe eines den Rohling aufblähenden D ackfluids nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a jig for forming ünes heat exchanger element or. Like. From a blank, which consists of two a Tile, welded at the edges plates, with The help of a blanket inflating D ackfluids according to the preamble of the claim.
Eine solche Einspannvorrichtung ist aus der US-PS 35 12 239 bekannt. Sie besteht aus einem etwa zylindrischen Gehäuse, in dessen Mitte in Achsrichtung verlaufend ein quaderförmiger Hohlraum ausgebildet ist, der unten von einer starren Auflageplatte und oben von einer elastischen Metallmembran abgeschlossen ist. In diesen Hohlraum ist in Achsrichtung das Formplattenpaar mit zwischenliegendem Rohling einschiebbar, wobei im Gebrauch auf die obere Formplatte eine druckverteilende Platte aufgelegt wird. Die von den Wänden des Gehäuses und der Auflageplatte bzw. der Metallmembran abgeschlossenen Hohlräume sind mit einer Druckfluidquelle verbindbar, unter deren Wirkung die Metallmembran gegen die auf dem Rohling liegende Druckverteilerplatte drückbar ist, um die Formplatten mit dem Rohling zu verspannen.Such a jig is known from US Pat. No. 3,512,239. It consists of one approximately cylindrical housing, in the middle of which a cuboid cavity is formed running in the axial direction which is closed at the bottom by a rigid support plate and at the top by an elastic metal membrane. The pair of mold plates with an intermediate blank can be inserted into this cavity in the axial direction, a pressure-distributing plate being placed on the upper mold plate in use. The ones from the Walls of the housing and the support plate or the metal membrane are closed with cavities a pressurized fluid source connectable, under their action the metal membrane can be pressed against the pressure distribution plate lying on the blank, around the mold plates to clamp with the blank.
Der Gebrauch dieser Spannvorrichtung ist nicht einfach, da die relativ schweren Formplatten sowie die Druckverteilerplatte zusammen mit dem Rohling in den Gehäusehohlraum geschoben werden müssen. Auch ist die Metallmembran recht empfindlich gegen Überbeanspruchung. Sie neigt zu Ausbauchungen. Eine bleibende Ausbauchung muß aber absolut vermieden werden, weil sie das Einschieben der Formplatten mit dem Rohling behindern oder unmöglich machen würde. Weiterhin ist es notwendig, flexible Fluidzuleitungen zu dem Rohling einzusetzen, da dieser nur zugänglich ist, solange er sich außerhalb der Vorrichtung befindetThe use of this clamping device is not easy, because the relatively heavy mold plates as well as the Pressure distribution plate must be pushed together with the blank into the housing cavity. Also is the metal membrane is quite sensitive to overuse. It tends to bulge. A permanent one Bulge must be avoided absolutely because it is the insertion of the mold plates with the Would hinder the blank or make it impossible. It is also necessary to use flexible fluid supply lines to use the blank, since it is only accessible while it is outside the device
Der Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, eine Vor^ richtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der Rohling von oben in sie eingelegt werden kann und auf den Einsatz einer empfindlichen MetallmemThe invention is based on the object to provide an advantage direction of the type mentioned in such a way that the blank can be inserted into it from above and on the use of a sensitive metal mem
bran verzichtet werden kann.bran can be dispensed with.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöstThis object is achieved by the invention specified in the claim
Waren bei der bekannten Vorrichtung die vom spannenden Fluid bewegten Teile oberhalb der Formplatten angeordnet, ist dies bei der erfindungsgeraäßen Vorrichtung in das Unterteil verlegt Das Oberteil kann vom Unterteil entfernt werden, ohne daß dazu irgendwelche Leitungen gelöst werden müssen. Die Wände des H nhlraums im Unterteil sowie die den Hohlraum nach oben abschließende bewegliche Platte stützen den im Hohlraum aus Dichtigkeitsgründen angeordneten aufblähbaren Sack allseitig ab, so daß keine Gefahr besteht, daß er unter dem Druck des die Formplatten spannenden Fliuds platztIn the known device, the parts moved by the tensioning fluid were above the mold plates arranged, this is in the case of the device according to the invention Relocated to the lower part The upper part can be removed from the lower part without any Lines have to be loosened. The walls of the cavity in the lower part as well as the movable plate closing the cavity at the top support the in the cavity for reasons of tightness arranged inflatable sack on all sides, so that there is no risk that it bursts under the pressure of the fluid tensioning the mold plates
Der besondere Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß der Rohling völlig frei von oben in die Vorrichtung eingelegt werden und dann unschwierig mit den Armaturen der Zuführung des blähenden Fluids verbunden werden kann, bevor das Oberteil der Spannvorrichtung mit der daran hängenden oberen Formplatte über den Rohling geschoben wird.The particular advantage of the device is that the blank can be inserted into the device completely freely from above are inserted and then easily connected to the fittings for the supply of the inflating fluid can be before the upper part of the clamping device with the hanging upper mold plate over the Blank is pushed.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigenThe invention is described below using an exemplary embodiment. Show it
F i g. 1 eine Seitenansicht der Einspannvorrichtung;F i g. 1 is a side view of the jig;
F i g. 2 eine Stirnansicht der Einspannvorrichtung nach Fig. 1;F i g. Figure 2 is an end view of the jig of Figure 1;
F i g. 3 einen Ausschnitt der Einspannvorrichtung im Schnitt in ungespanntem Zustand;F i g. 3 shows a section of the clamping device in the unclamped state;
F i g. 4 eine Darstellung ähnlich F i g. 3 in gespanntem Zustand;F i g. 4 shows a representation similar to FIG. 3 in tensioned condition;
Fig.5 eine Darstellung ähnlich Fig.4 mit bereits
aufgeblähtem Wärmetauscherelement;
F i g. 6 einen Rohling, undFIG. 5 shows a representation similar to FIG. 4 with the heat exchanger element already inflated;
F i g. 6 a blank, and
F i g. 7 ein fertiges WärmetauscherelementF i g. 7 a finished heat exchanger element
Gemäß F i g. 1 und 2 wird ein ortsfestes Unterteil 11 der Einspannvorrichtung von einem starren Rahmen 12 getragen, der zweckmäßig aus Baustahl besteht und versteifte Stützen 13 aufweist, die ein Paar in Längsrichtung parallel zueinander verlaufender Schienen 14 tragen. According to FIG. 1 and 2 become a stationary lower part 11 the jig carried by a rigid frame 12, which is suitably made of structural steel and has stiffened supports 13 which carry a pair of rails 14 running parallel to one another in the longitudinal direction.
Ein Schlitten 15, der das Oberteil 16 der Einspannvorrichtung trägt, weist eine Mehrzahl von Laufrollen 17 für seine Bewegung längs der Schienen 14 aus einer in F i g. 1 strichpunktiert veranschaulichten ausgefahrenen, in eine rechts in F i g. 1 gezeigte Arbeitsstellung auf. Wenn sich der Schlitten 15 in seiner Arbeitsstellung befindet, liegt das Oberteil 16 der Einspannvorrichtung direkt über dem ortsfesteu Unterteil 11, wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich.A carriage 15, which carries the upper part 16 of the clamping device, has a plurality of rollers 17 for its movement along the rails 14 from one shown in FIG. 1 extended, dash-dotted lines, in a right in Fig. 1 working position shown. When the carriage 15 is in its working position, is the upper part 16 of the jig directly above the stationary lower part 11, as best from Fig. 2 can be seen.
Die in F i g. 3 bis 5 veranschaulichten Teilansichten zeigen das Zusammenwirken der Teile der Einspannvorrichtung bei der Formung eines Wärmetauscherelements. Der in diesen Ansichten dargestellte Bereich entspricht dem oben, links in F i g. 2 wiedergegebenen. Das Unterteil 11 der Einspannvorrichtung hat beiderseits je eine im wesentlichen rechteckige Leiste 20, die sich in horizontaler Richtung längs ihrer Seiten 21 zur Führung der Bewegung des Oberteils 16 erstrecken und mit horizontal verlaufenden Nuten auf der Innenseite von sich nach unten erstreckenden seitlichen Wangen 23 an beiden Selten des Schlittens 15 zusammenwirken. Die Nuten 22 haben einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich horizontal über die ge*The in F i g. 3 to 5 illustrated partial views show the interaction of the parts of the clamping device in the formation of a heat exchanger element. The area shown in these views corresponds to the one above, on the left in FIG. 2 reproduced. The lower part 11 of the jig has on both sides a substantially rectangular bar 20, which extends in the horizontal direction along its sides 21 to Guide the movement of the upper part 16 and extend with horizontally extending grooves on the inside of downwardly extending lateral cheeks 23 on both sides of the carriage 15 cooperate. The grooves 22 have a substantially rectangular cross-section and extend horizontally over the ge *
samte Länge der seitlichen Wangen 23.full length of the side cheeks 23.
Die Wangen 23 sind mit der im wesentlichen rechtekkigen, ebenen druckverteilenden Platte 24 des Oberteils 16 durch eine LeistenVNutverbindung 25 verbunden^The cheeks 23 are essentially rectangular, flat pressure-distributing plate 24 of the upper part 16 connected by a strip groove connection 25 ^
die mittels geeigneter Schrauben 26 an längs des Oberteils 16 auseinanderliegenden Stellen kraftschlüssig gesichert ist Die seitlichen Wangen 23 nehmen ferner Bolzen 27 auf, die als Achsen für die Laufräder 17 dienen.by means of suitable screws 26 along the upper part 16 spaced points is positively secured. The side cheeks 23 also take bolts 27, which serve as axles for the running wheels 17.
Die Platte 24 des Oberteils 16 ist kräftig ausgebildet, um die Drücke aufzunehmen, die beim Formen der Wärmetauscherelemente auf sie ausgeübt werden, und hat unten eine ebene Oberfläche 30. Das Unterteil 11 der Einspannvorrichtung besitzt einen im wesentlichen rechteckigen, aufrechtstehenden Rand 31, der einen nach oben offenen, kastenförmigen Hohlraum 32 umgibt, der in dem Unterteil 11 ausgebildet ist Der Hohlraum 32 hat eine ebene Bodenfläche 33 und senkrecht verlaufende, ebene Wände 34, die von den Innenseiten des Randes 31 gebildet werden.The plate 24 of the upper part 16 is made strong to absorb the pressures when the Heat exchanger elements are exerted on them, and below has a flat surface 30. The lower part 11 the clamping device has a substantially rectangular, upright edge 31, the one upwardly open, box-shaped cavity 32 which is formed in the lower part 11 surrounds the cavity 32 has a flat bottom surface 33 and perpendicular, flat walls 34 from the inside of the edge 31 are formed.
Wie aus F i g. 3 bis 5 ersichtlich, enthält der Hohlraum 32 einen ausdehnbaren Sack 35, der aus Gummi oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen kann. Der Sack 35 selbst hat einen rechteckigen Grundriß und eine solche Größe, daß er die ebene Bodenfläche 33 des Hohlraums 32 bedeckt F i g. 3 zeigt den Sack 35 im wesentlichen entleerten Zustand, den er während der Eeschickung der Einspannvorrichtung annimmtAs shown in FIG. 3-5, the cavity 32 contains an expandable sack 35 which may be made of rubber or other suitable material. The sack 35 itself has a rectangular plan and a size such that it covers the flat bottom surface 33 of the cavity 32 FIG. FIG. 3 shows the sack 35 in an essentially emptied state which it assumes during the loading of the clamping device
Unmittelbar über dem Sack 35 und auf ihm aufruhend befindet sich eine ebene, starre Platte 36 von rechteckigern Grundriß, die etwas kleiner als die Bodenfläche 33 des Hohlraums 32 ist, damit sie sich innerhalb des Randes 31 beim Ausdehnen und Entleeren des Sacks 35 frei auf- und abbewegen kann. In F i g. 3 ist die Platte 36 in ihrer unteren Stellung veranschaulicht In dieser liegt sie vollständig innerhalb des kastenförmigen Hohlraums 32, und ihre ebene Unterfläche 37 verläuft parallel zu der unteren Oberfläche 30 der oberen Platte 24. Der Raum zwischen den Oberflächen 30 unci 37 reicht für die Aufnahme eines Rohlings 40 aus, der durch Aufblähen in ein Wärmetauscherelement geformt wird, sowie eines Paares oberer und unterer, mit Vorsprüngen versehener Formplatten 41 und 42, die als Gesenke in noch zu beschreibender Weise bei dem Formungsvorgang wirken. Die Formplatten 41 und 42 können zweckmäßig aus Aluminium bestehen.Immediately above and resting on the sack 35 is a flat, rigid plate 36 of rectangular shapes Floor plan that is slightly smaller than the bottom surface 33 of the cavity 32 so that it is within the edge 31 can move freely up and down when expanding and emptying the bag 35. In Fig. 3, the plate is 36 in its lower position illustrated In this it lies completely within the box-shaped cavity 32, and its flat lower surface 37 is parallel to the lower surface 30 of the upper plate 24. The space between the surfaces 30 and 37 is sufficient to accommodate a blank 40, which is inflated is molded into a heat exchanger element and a pair of upper and lower ones with protrusions provided mold plates 41 and 42, which are used as dies in a manner to be described in the molding process works. The mold plates 41 and 42 can expediently consist of aluminum.
Der Sack 35 läßt sich durch eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Einrichtung aufblähen. Diese Einrichtung kann aus einer mit dem Sack 35 an einem Ende des Unterteils 11 verbundenen Druckmittelpumpe bestehen, wobei ein Ve-bindungsschlauc/i od. dgl. die Bewegung des Oberteils 16 nicht behindertThe bag 35 can be inflated by a device (not shown in the drawing). This facility can consist of a pressure medium pump connected to the sack 35 at one end of the lower part 11, with a connecting hose or the like the movement of the upper part 16 is not obstructed
F i g. 6 zeigt einen Rohling 40, der in ein Wärmetauscherelement aufblähbar ist. Der Rohling 40 besteht aus einem Paar zueinander passender, symmetrischer Blechplatten 44 und 45. die an ihren Rändern 46, wie am besten aus F; g. 5 ersichtlich, zusammengeschweißt sind. Bei einer Stelle 47 ist ein Anschluß 48 für die Zufuhr von Druckwasser zwischen die Blechplatten 44 und 45 vorgesehen, das den Rohling 40 in noch zu beschreibender Weise aufbläht Ein fertiges Wärmetauscherelement ist in F i g. 7 dargestellt.F i g. 6 shows a blank 40 which can be inflated into a heat exchanger element. The blank 40 consists of a pair of matching, symmetrical sheet metal plates 44 and 45. The edges 46, as best from F ; G. 5 can be seen, welded together. At a point 47 a connection 48 for the supply of pressurized water is provided between the sheet metal plates 44 and 45, which inflates the blank 40 in a manner to be described. A finished heat exchanger element is shown in FIG. 7 shown.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann die Formplatte 42 über dem Sack 35 und der druckaufnehmenden Platte 36 durch Zentrieren über der Iet7teren in Stellung gebracht werden.As can be seen from FIG. 3, the mold plate 42 brought into position over the bag 35 and the pressure receiving plate 36 by centering over the Iet7teren will.
Die obere Formplatte 41 hat eine passende Anordnung Von Vorsprüngen 50a, so daß nach dem Instellungbringen der Platte 41 ein sich nach Unten erstreckender Vorsprung 50a gegen den Rohling 40 an einer Stelle drückt, die direkt eirieln aufwärtsgerichteten Vorsprung derunteren Formplatte 42 gegenüberliegtThe upper mold plate 41 has a matching arrangement of projections 50a so that after placement of plate 41 has a downwardly extending projection 50a against blank 40 at one point which directly opposes an upward projection of the lower mold plate 42
Die Verwendung der Einspannvorrichtung bei der Formung von Wärmetauscherelementen gemäß F i g. 7 gestattet das Einbringen der Wärmetaurcherelemenfe sowie dereii Aufnahme und das genaue Instellungbringen der Formplatten 41, 42 von oben. Bei einem typischen Formvorgang wird der Schlitten 15 längs der Schienen 14 in die links in Fig. 1 dargestellte Stellung gerollt Dies läßt das ortsfeste Unterteil 11 der Einspannvorrichtung offen für seine Beschickung. Die untere Formplatte 42 kann dann über der Platte 36 in Stellung gebracht werden.The use of the jig in the formation of heat exchanger elements according to FIG. 7th allows the introduction of the heat exchanger elements as well as the recording and the exact positioning of the mold plates 41, 42 from above. In a typical molding operation, the carriage 15 is along the Rails 14 in the position shown on the left in FIG rolled This leaves the fixed lower part 11 of the jig open for its loading. The lower one Mold plate 42 can then be positioned over plate 36.
Der nächste Schritt besteht in dem Anbringen des Rohlings 40 und in dem Aufbringen der oberen Formplatte 41 über dem Rohling 40 mit ihren Vorsprüngen 50a in symmetrischer Lage über den Vorsprüngen 50 der unteren Formplatte 42 Diese Ausrichtung läßt sich leicht verwirklichen, da keine Bauteile die Sichtbarkeit des Rohlings 40 und der Platten 41 und 42 behindern. Durch Bewegen des Schlittens 15 in seine Arbeitsstellung gemäß Fig. 1 und Anschließen der Druckmittelpumpe ist die Einspannvorrichtung bpreit für den Arbeitsvorgang. The next step is attaching the blank 40 and applying the top mold plate 41 over the blank 40 with its projections 50a in a symmetrical position over the projections 50 of the lower mold plate 42. This alignment is easy to achieve because there are no components to allow visibility of the blank 40 and the plates 41 and 42 interfere. By moving the carriage 15 into its working position According to FIG. 1 and connecting the pressure medium pump, the clamping device is wide open for the work process.
Der ausdehnbare Sack 35, der in Fig.3 in seinem entleerten Zustand dargestellt ist, wird dann ausgedehnt Die Platte 36, die auf ihm ruht beginnt sich beim Ausdehnen des Sackes 35 nach oben zu bewegen. Diese Aufwärtabewegung führt ihrerseits zum Aufwärtsbewegen der Formplatten 41, 42 und des zwischen ihnen liegenden Rohlings 40, bis die obere Formplatte 41 mit der unteren Oberfläche 30 der Platte 24. wie aus F i g. 4 ersichtlich, in Berührung gelangt Der Rohling 40 ist zu diesem Zeitpunkt völlig geebnet, selbst wenn eine gewisse Verbeulung beim Zusammenschweißen ihrer beiden einander gegenüberliegenden Platten 44 und 45 aufgetreten sein sollte. Ein Vergleich von Fig.3 und 4 zeigt, wie die Leiste 20 in A/ilage mit der unteren Seitenwand der Nut 22 gepreßt wird, um jede weitere Aufwärtsbewegung oder Trennung des Ober- und Unterteils 15 und 11 der Einspannvorrichtung zu verhindern. Der nächste Schritt bei dem Formvorgang besteht in der Ausformung des Rohlings 40 zu einem Wärmetauscher durch die Zufuhr von Druckwasser durch den Anschluß 48. Die Druckwasserzufuhr erfolgt, bis ein Innendruck, der etwas über der Dehnungsgrenze des Werkstoffs des Rohlings 40 liegt, erreicht ist Dor Druck in dem ausgedehnten Sack 35 muß den Innendruck im Rohling 40 übersteigen.The expandable sack 35, which is shown in Figure 3 in its deflated state, is then expanded The plate 36 which rests on it begins to move upwards as the bag 35 expands. These Upward movement in turn leads to upward movement of the mold plates 41, 42 and the blank 40 lying between them, until the upper mold plate 41 with of the lower surface 30 of the plate 24. as shown in FIG. 4 can be seen, comes into contact. The blank 40 is closed at this point completely leveled, even if there was some denting when the two of them were welded together opposing plates 44 and 45 should have occurred. A comparison of Fig. 3 and 4 shows how the bar 20 is in alignment with the lower side wall the groove 22 is pressed to prevent any further upward movement or separation of the upper and lower parts 15 and 11 to prevent the jig. The next step in the molding process is the formation of the blank 40 into a heat exchanger by the supply of pressurized water through the Connection 48. The pressurized water supply takes place until an internal pressure that is slightly above the elongation limit of the Material of the blank 40 is, Dor pressure is reached in the expanded sack 35 must exceed the internal pressure in the blank 40.
Das Formen von Elementen aus 0.5 mm dickem, nichtrostendem Stahl mit den Platten 44 und 45 erfordert erfahrungsgemäß einen Innendruck von etwa 35 atü. In diesem Fall beträgt ein geeigneter innendruck in dem Sack 35 etwa 38 atü.Forming elements from 0.5 mm thick stainless steel with plates 44 and 45 requires experience has shown an internal pressure of about 35 atm. In this case, a suitable internal pressure is in the bag 35 about 38 atm.
Der erwähnte Druck dehnt den Rohling 40 in die aus Fig. 5 ersichtliche Kontur, wobei die Platten 44 und 45 an Jlen Stellen voneinander fortgedrückt sind mit Ausnahme ihrer zusammengeschweißten Ränder 46 und der gegen die Ausdehnung von den Vorsprüngen 50 und 50a festgehaltenen Stellen. Die Verwendung eines die Dehnungsgrenze des Werkstoffs etwas überschreitenden Drucks vemlaßt den Werkstoff, gleichmäßig um die Köpfe 51 der Vorsprünge herumzufließen.The aforementioned pressure expands the blank 40 into the contour shown in FIG. 5, with the plates 44 and 45 are pushed away from each other at all points with the exception their edges 46 welded together and that against the expansion of the projections 50 and 50a pinned locations. The use of a material that slightly exceeds the elongation limit of the material Pressure causes the material to flow evenly around the heads 51 of the protrusions.
Der Druck in dem geformten Wärmetauscher und dem Sack 35 wird entlastet, nachdem der Wärmetauscher die in Fig.6 ersichtliche Form erreicht hat Die Platte 36 bewegt sich dann in die aus F i g. 3 ersichtliche Stellung herunter. Os j Oberteil 16 wird dann in seine ausgefahrene Stellung, die rechts in Fig. 1 Veranschaulicht ist, zurückbewegt und läßt die Formplatten 41 und mit dem ausgedehnten Wärmetauscherelement da-The pressure in the molded heat exchanger and the bag 35 is relieved after the heat exchanger has reached the shape shown in FIG. 6. The plate 36 then moves into the position shown in FIG. 3 visible position down. Os j upper part 16 is then moved back into its extended position, which is illustrated on the right in FIG.
zwischen frei. Das Wärmetauscherelement und die
Formplatten 41 und 42 lassen sieh dann aus der Einspannvorrichtung
entfernen.between free. The heat exchanger element and the
Mold plates 41 and 42 can then be removed from the jig.
Der Wärmetauscher hat dann die aus F i g. 7 ersichtliche
Form angenommen. Die einander gegenüberliegenden Eindrückungen 60 der Platten 44 und 45, wo das
Material gegen die Ausdehnung festgehaltenThe heat exchanger then has the from FIG. 7 adopted form. The opposing indentations 60 of the plates 44 and 45, where the
Material held against expansion
können dann miteinander durch Punktschweißung verbunden werden, um die erforderliche Festigkeit für das Wärmetauseherelement zu erzielen, das für den Durchgang des Wärmetausehfluids zwischen den miteinander Verbundenen Eindfückungen 60 innere Durchlässe aufweist. can then be connected to one another by spot welding to achieve the required strength for the To achieve the heat exchanger element that is responsible for the passage of the heat exchange fluid between the one another Associated grooves having 60 internal passages.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Free format text: FABRI, ERNEST SIGVALD, WILLINGBORO, N.J., US |
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