DE2521271A1 - Verfahren zur herstellung von halbschalen und profilschalen fuer waermetauscher u.dgl., maschine zur durchfuehrung des verfahrens und nach dem verfahren hergestellte schale - Google Patents

Description

DlPL-ING. H.FINK 12. Mai 1975 Z

RATENTANWALT ι : P 6279

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Firma MARIO MORESCO, via IV Novembre 11, 36063 MAROSTICA (Vicenza) / Italien

"Verfahren zur Herstellung von Halbschalen und Profilschalen für Wärmeaustauscher u.dgl., Maschine zur Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellte Schale"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Profilschalen aus Metallblech zur Verwendung in Wärmeaustauschern wie z.B. Heizkörpern in Wohnhäusern, eine Maschine zur automatischen Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellte Wärmeaustauscher.

Die Herstellung von Wärmeaustauschern, insbesondere Heizkörpern u.dgl., bei denen eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser in einem Behälter umläuft, der zur Erzielung eines guten Wärmeaustausches mit der Umgebungsluft eine ver-

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hältnismässig grosse Oberfläche aufweist, kann auf verschiedene Weise erfolgen. Gemäss einem bekannten Verfahren werden mehrere, beispielsweise tiefigezogene, Metallelemente zur Herstellung des Wärmeaustauschers zusammengeschweisst. Häufig besteht der Wärmeaustauscher aus zwei Halbschalen, die längs einer Linie, an der die beiden Halbschalen aufeinanderliegen, verschweisst sind. Innerhalb dieser durch die Schweisslinie bestimmten Umfangslinie können die Halbschalen eine sehr unterschiedliche Ausbildung aufweisen, um die bestmögliche Wärmeaustauschfläche zu erzielen. Diese Ausbildung kann zu allen möglichen Formen, von einer einfachen glatten Platte bis zu gerippten Platten, führen, wobei jede der Plattenrippen eine Hohlform aufweist, um die bestmögliche Kontaktfläche für die Uebertragung der Wärme von der den Wärmeaustauscher durchströmenden Flüssigkeit oder Luft zu gewährleisten.

Auch in diesem letzteren Falle, in dem eine der Halbschalen des Wärmeaustauschers eine rippenförmige oder wellenförmige Ausbildung aufweist, war bisher bei der Herstellung der Rippen aus einem Rohling aus Metallblech ausser dem Biegen des Bleches in diese Rippen ein Verschweissen von mehreren Blechteilen erforderlich, um eine dichte Verbindung an den Umrisslinien der Rippen zu erzielen.

Die Herstellung von Halbschalen und vollständigen Schalen für Wärmeaustauscher u.dgl. aus Metallblech durch

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Stanzen und Verschweissen ist kostspielig wegen der hohen Kosten des Schweissens selbst und vor allem auch wegen der Arbeitsgänge, die nach dem Schweissan noch erforderlich sind, um dem fertigen Wärmeaustauscher auch an den Schweissnähten ein formschönes Aussehen zu geben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Halbschalen und vollständigen Schalen für Wärmeaustauscher u. dgl. aus einem Metallblech zu schaffen, bei dem Schweiss- und Pertigbearbeitungsvorgänge an den Verbindungslinien zwischen den Schalen- oder Halbschalenteilen vermieden oder zumindest wesentlich eingeschränkt werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Maschine zur automatischen Durchführung dieses Verfahrens .

Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch folgende Arbeitsgänge gekennzeichnet:

Ausstanzen eines Zuschnitts in Längsrichtung aus einem Blechband in der Länge der Abwicklung einer Rippe des herzustellenden Wärmeaustauschers, wobei der Zuschnitt mit seinen Stirnseiten mit dem Blechband verbunden bleibt und einen Bereich geringerer Breite und einen sich an den Bereich geringerer Breite anschliessenden Bereich grösserer Breite aufweist, der somit mit seitlichen Falzrändern über den Bereich mit geringerer Breite umbiegbar ist;

Einbiegen des Zuschnitts an der den beiden Bereichen 509848/0424

gemeinsamen Verbindungsseite bis zu der zur Erzielung der Rippe erforderlichen, vorbestimmten Tiefe;

Vorfalzen der Falzränder des Bereichs grösserer Breite über die Ränder des Bereichs geringerer Breite durch Druckausübung und dadurch bewirkte gewisse plastische Verformung des Werkstoffs des Blechzuschnitts in dem umgebogenen Bereich, um eine luftdichte Abdichtung zu erzielen; Umbördeln der Falzränder;

Wiederholen der vorgenannten Arbeitsgänge auf nacheinanderfolgenden Bandabschnitten für jede Rippe des herzustellenden Wärmeaustauschers;

Abschneiden des so bearbeiteten Bandabschnitts zwecks Herstellung einer Halbschale, und

Verbinden der so gewonnenen Halbschale an ihrer Umfangslinie mit der Umfangslinie einer in gleicher Weise hergestellten oder auch anders ausgebildeten Halbschale, um eine vollständige Schale zu erzielen.

Die Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch:

einen länglichen Arbeitstisch zur Führung eines Metallblechbandes;

ein horizontal in Längsrichtung auf dem Arbeitstisch bewegliches Aggregat, das ein Stanz- oder,Beschneideaggregat zum Beschneiden oder Ausstanzen des Blechbandes und ein

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Verzahnungsaggregat zum Verzahnen des Blechzuschnittes trägt;

ein Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat, das auf dem Arbeitstisch normalerweise feststehend zum Verzahnen des Blechzuschnittes in einer Planebene zur Verzahnungsebene des Stanz- und Verzahnungsaggregats angeordnet ist, wobei dieses Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat zur Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Verzahnungsebene entsperrbar ist;

ein auf dem Arbeitstisch angebrachtes Profilformaggregat, mit dem auf den Blechzuschnitt an einer Stelle zwischen dem horizontal beweglichen Aggregat und dem Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat ein Druck rechtwinklig zur Längsrichtung des Arbeitstisches ausgeübt werden kann, wofür das Profilformaggregat senkrecht zur Verzahnungsebene des Blechzuschnittes beweglich angeordnet ist, und

an dem Arbeitstisch angebrachte FaIzvorrichtungen, mit denen die nebeneinanderliegenden vertikalen Seitenränder des Blechzuschnitts in vertikaler Richtung verfalzt werden können.

E£n bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig, 2A eine Querschnittsansicht der Maschine gemäss Fig. 1 in Richtung der Pfeile HA gesehen;

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Fig. 2B eine Querschnittsansicht der Maschine geraäss

Fig. 1 in Richtung der Pfeile HB gesehen; Fig. 3, 4, 5, 6 schematische Absichten eines Teils der Maschine gemäss Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Stellungen während eines Arbeitszyklus; Fig. 7 eine Draufsicht eines bei dem Verfahren verwendeten Bandteils;
Fig. 8 eine Seitenansicht einer gemäss dem Verfahren

hergestellten Halbschale;
Fig. 9 eine Ansicht in Richtung des Pfeils IX in Fig.

gesehen;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht der Verbindung der Randteile, die unter Druckanwendung und plastischer Verformung des Werkstoffs erfolgt, und Fig. 11 und 12 Ansichten zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen während eines FaIzVorgangs.

Wie aus den Fig. 1, 2A und 2B der Zeichnungen ersichtlich ist, weist die Maschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens einen Arbeitstisch 100, ein horizontal bewegliches Aggregat 102-104, auf dem das in den Zeichnungen nicht dargestellte Stanz- oder Beschneideaggregat angeordnet ist, und ein innerhalb des Aggregats 102-104 liegendes, aus zwei Klemmzangen bestehendes Verzahnungsaggregat auf. Das Aggregat- 102-104 ist in Richtung des in Fig. 1 auf dem

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Aggregat 102 eingezeichneten Pfeils in horizontaler Ebene verschiebbar, wofür ein Schlitten 111, 113 vorgesehen ist. Das Aggregat 102-104 ist mit einem jprgan zur Betätigung des Stempelträgers zur Steuerung des ProfilbeschneideVorgangs, mit einem Organ zur Steuerung der Klemmzangen innerhalb des Aggregats 102-104 und mit einem Organ zur Steuerung der Verschiebebewegung des gesamten Aggregats 102-104 zunächst nach links und dann nach rechts, wie in Pig. I schematisch dargestellt ist, versehen. Da diese Organe für einen Fachmann offensichtlich und bekannt sind, sind sie zur Erzielung einer besseren Uebersichtlichkeit in den Zeichnungen in diesen nicht dargestellt.

Auf dem Arbeitstisch 100 .ist ferner ein Schlitten 112 angebracht, der normalerweise stillsteht, aber gegenüber dem Arbeitstisch in vertikaler Richtung beweglich ist, wobei diese Bewegung in vertikaler Richtung durch ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes bekanntes Verschiebeorgan gesteuert wird. An dem Wagen 112 sind zwei parallele Arme 114 gelenkig befestigt, an deren freiem Ende rechtwinklig zur Längsrichtung des Arbeitstisches 100 ein flacher Formkern 116 starr angebracht ist, dessen oberer Rand parallel zur Spannebene verläuft. Die Schwenkbewegung der Arme 114 wird durch einen schematisch dargestellten, mit Il8 bezeichneten hydraulischen Arbeitszylinder gesteuert.

Auf-dem Arbeitstisch 100 ist ferner ein Gegenstempel angebracht, der normalerweise stillsteht, aber unter Steuerung

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durch entsprechende, nicht dargestellte·Betätigungsorgane in vertikaler Richtung bewegbar ist.

Schliesslich ist auf dem Arbeitstisch 100 noch eine Abschneidevorrichtung 122 angebracht, die das Metallblechband quer zur Längsrichtung der Maschine zerschneidet.

Die in den Fig. 1, 2A und 2B dargestellte^Maschine wird durch in den Zeichnungen nicht dargestellte, herkömmliche, seitlich angebrachte Falzvorrichtungen ergänzt, die beiderseits der Maschine, wie nachstehend noch näher beschrieben wird, einfache Falzvorgänge ausführen.

Bei der Durchführung des erflndungsgemässen Verfahrens unter Verwendung der in den Fig. 1, 2A und 2B dargestellten Maschine wird dieser gemäss der Darstellung in Fig. 1 von links ein Metallblechband 124 von einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Blechbandrolle zugeführt. Das Metallblech kann aus beliebigem Metall bestehen, vorausgesetzt, dass es biegsam genug ist und einen geeigneten Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt.

Bei. geöffneter Maschine wird in das Beschneideaggregat ein Stück Blechband eingeführt, die innerhalb des Aggregats 102-104 angebrachten Klemmzangen schliessen sich, der Gegenstempel 120 senkt sich herab, der Schlitten 112 mit dem Formkern Il6 in abgesenkter Stellung bewegt sich nach oben und die Stempelträger zum Ausschneiden eines Blechzuschnitts entsprechend dem in Fig. 7 dargestellten Profil werden betätigt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird der Blech-

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zuschnitt so gestanzt, dass er zwei im wesentlichen rechteckige Bereiche 126 und 128 aufweist, die an einer gemeinsamen Verbindungsseite 130 rechtwinklig zur Vorschubrichtung des Blechbandes miteinander verbunden sind, wobei die Bereiche 126 und 128 an den der Verbindungsseite 130 benachbarten Ecken abgerundet sind. Der Bereich 128 hat symmetrisch zum Bereich 126 eine grössere Breite, so dass er über die Breite des Bereichs 126 überstehende seitliche Falzränder 132 und 134 aufweist. An den der gemeinsamen Seite 130 entgegengesetzten Seiten des Blechzuschnitts schliesst sich an die Bereiche 126 und 128 je ein Randbereich I36 bzw. I38 an.

. Nach dem Ausstanzen des Blechbandes, bei dem sich die Maschine in der in Fig. 3 dargestellten Stellung zu Beginn des Arbeitszyklus befindet, bewegt sich das Aggregat 102-104 nach rechts. Gleichzeitig wird durch den hydraulischen Arbeitszylinder II8 das aus den Armen 114 und dem. Formkern 116 bestehende Formaggregat, wie in Fig. 4 dargestellt ist, betätigt, wobei der Formkern II6 an der gemeinsamen Verbindungsseite 130 zwischen den Bereichen 126 und 128 des Blechzuschnitts angreift und dieser somit um die gemeinsame Verbindungsseite herum gleichmässig gebogen wird.

Somit gelangt man zu der in Fig. 5 dargestellten Form des Blechzuschnitts, bei der dessen Bereiche 126 und 128 parallel zueinander in die vorbestimmte Stellung umgebogen sind, wobei die Randbereiche I36 und I38 unter Druckanwendung gebogen werden, bis eine plastische Verformung des Werkstoffs

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dieser Bereiche eintritt und die in Fig. 10 dargestellte Form entsteht.

Dann werden die in dem Aggregat* 102-104 befindlichen Klemmzangen geöffnet, der Gegenstempel 120 wird nach oben zurückgezogen und der Schlitten 112 bewegt sich mit dem Formkern 116 in vertikaler Stellung nach unten. Am Ende dieser Arbeitsgänge wird der Formkern 116 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und abgesenkt. Der aus den Bereichen 126, 128 und den Randbereichen 1^6, 1J58 bestehende Bandteil ist somit frei und kann in Längsrichtung der Maschine vorgeschoben werden, damit die Falzung, wie schematisch in den Fig. 11 und 1.2 dargestellt ist, durch eigens dafür vorgesehene, nicht dargestellte Vorrichtungen geschlossen werden kann.

Falls erforderlich kann eine weitere Abdichtung in bekannter Weise, beispielsweise durch Einfügen von im Handel erhältlichen bekannten Klebemitteln zwischen die Falten der Falzung, erfolgen.

Am Ende des Falzvorgangs wird somit eine hohl ausgebildete, luftdicht abgeschlossene Rippe ohne Schweissnähte erzielt, die bereits ohne weitere Fertigbearbeitung einen beträchtlichen Grad von Formschönheit aufweist.

Die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge können danach auf einem benachbarten Abschnitt des Blechbandes wiederholt werden, wobei der hintere Randbereich 1^6 der soeben geformten Rippe als vorderer Randbereich des nächsten Bandabschnittes benutzt wird. Auf diese Weise wird allmählich eine gerippte

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Halbschale wie in Fig. 8 dargestellt erzielt, wobei die Zahl der Rippen nach Belieben im voraus bestimmbar ist.

Nachdem die Zahl der Rippen, dfe die betreffende Halbschale haben soll, fertiggestellt ist, wird die Abschneidevorrichtung 122 betätigt, die die Halbschale von dem Metallband trennt, worauf mit der Herstellung einer neu,en Halbschale begonnen werden kann.

Alle Bewegungen und Arbeitsvorgänge der beschriebenen Maschinenteile werden durch bekannte mechanische und/oder hydraulische Vorrichtungen ausgeführt und können durch ein vorbestimmtes Programm nach bekannten Verfahren gesteuert werden, so dass die Maschine automatisch arbeitet und somit eine automatisierte Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gewährleistet ist.

Die Tiefe der einzelnen Rippen kann leicht durch Verstellung des von dem Aggregat 102-104 ausgeführten Hubweges und Auswechseln des Formkerns 116 verändert werden.

Zur Herstellung einer vollständigen Schale kann die hergestellte Halbschale mit einer zweiten ebensolchen verbunden werden. Eine vollständige Schale kann jedoch auch durch Verbindung einer in der vorbeschriebenen Weise hergestellten Halbschale mit einem eine andere Form aufweisenden und/oder auf andere Weise hergestellten Blechteil erzielt werden. Beispielsweise kann ein solches Blechteil eine einfache glatte oder gewellte Platte sein.

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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Verbindung zwischen zwei Halbschalen oder zwischen einer Halbschale und einem anderen Blecht^il beliebiger Form durch einfache oder doppelte gerade Falzung erzielt werden. In diesem Falle muss das Blechteil, mit dem die Halbschale verbunden wird, entsprechende Falzrandteile aufweisen und gegebenenfalls können auch hierbei die gleichen Massnahmen wie oben beschrieben getroffen werden, um eine luftdichte Abdichtung der Verbindung zu gewährleisten.

Ein örtliches Verschweissen an den Stellen, an denen die Rippen sich an die Grundfläche der Halbschale anschliessen, wird jedoch in den meisten Fällen nicht zu vermeiden sein.

Obwohl vorstehend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben wurde, versteht es sich, dass dieses Verfahren auch mit anderen Vorrichtungeil durchgeführt werden kann, die nicht unbedingt stets automatisch arbeiten müssen.

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Claims (11)

1. Patentansprüche ;

   ( 1.J Verfahren zur Herstellung von Metallblechschalen für Wärmeaustauscher wie z.B. Heizkörper in Wohnhäusern, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsgänge:

   Ausstanzen eines Zuschnitts in Längsrichtung aus einem Blechband in der Länge der Abwicklung einer Rippe des herzustellenden Wärmeaustauschers, wobei der Zuschnitt mit seinen Stirnseiten mit dem Blechband verbunden bleibt und einen Bereich geringerer Breite und einen sich an den Bereich geringerer Breite anschliessenden Bereich grösserer Breite aufweist, der somit mit seitlichen Falzrändern über den Bereich mit geringerer Breite umbiegbar ist;

   Einbiegen des Zuschnitts an der den beiden Bereichen gemeinsamen Verbindungsseite bis zu der zur Erzielung der Rippe erforderlichen, vorbestimmten Tiefe;

   Vorfalzen der Falzränder des Bereichs grösserer Breite über die Ränder des Bereichs geringerer Breite durch Druckausübung und dadurch bewirkte gewisse plastische Verformung des Werkstoffs des Blechzuschnitts in dem umgebogenen Bereich, um eine luftdichte Abdichtung zu erzielen; Umbördeln der Falzränder;

   Wiederholen der vorgenannten Arbeitsgänge auf nacheinanderfolgenden Bandabschnitten für jede Rippe des herzustellenden Wärmeaustauschers;

   Abschneiden des so bearbeiteten Bandabschnittes zwecks Herstellung einer Halbschale, und

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   Verbinden der so gewonnenen Halbschale an ihrer Umfangslinie mit der Umfangslinie einer in gleicher Weise hergestellten oder auch anders ausgebildeten Halbschale, um eine vollständige Schale zu erzielen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Falzvorgang aus einfachem geradem Falzen besteht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Falzvorgang aus doppeltem geradem Falzen besteht.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die luftdichte Verbindung zwischen der Halbschale und dem weiteren Blechteil ebenfalls durch Verfalzen mit einfachem Umbiegen und unter Druckausübung erfolgt, um eine gewisse plastische Verformung des Werkstoffs des Blechzuschnitts zu bewirken, wobei an den Stellen der Halbschale, von denen die Rippen abgehen, eine örtliche Verschweissung vorgenommen wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprücheb 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Falten der Verfalzung handelsübliche Klebstoffe eingebracht werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Blechteil ebenfalls aus einer mit Rippen versehenen Halbschale besteht.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Blechteil aus einer einfachen glatten Platte besteht.

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8. 8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Blechteil aus einer gewellten Platte besteht.
9. 9. Nach dem Verfahren der AnsprücHe Ij bis 8 hergestellte Schale.
10. 10. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch:

    einen länglichen Arbeitstisch (100) zur Führung eines Metallblechbandes (124)j

    ein horizontal in Längsrichtung auf dem Arbeitstisch bewegliches Aggregat (102, 1θ4), das ein Stanz- oder Besehneideaggregat zum Beschneiden oder Ausstanzen des Blechbandes und ein Verzahnungsaggregat zum Verzahnen des Blechzuschnittes

    trägt; ^!

    ein Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat (120), das auf dem Arbeitstisch normalerweise feststehend zum Verzahnen des Blechzuschnittes in einer Planebene zur Verzahnungsebene des Stanz- und Verzahnungsaggregats (102, 104) angeordnet ist, wobei dieses.Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat zur Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Verzahnungsebene entsperrbar ist;

    ein auf dem Arbeitstisch angebrachtes Profilformaggregat (112-116), mit dem auf den Blechzuschnitt an einer Stelle zwischen dem horizontal beweglichen Aggregat (102, 104) und dem Gegenstempel- und Verzahnungsaggregat (120) ein Druck rechtwinklig zur Längsrichtung des Arbeitstisches (100)

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    ausgeübt werden kann, wofür das Profllforraaggregat senkrecht zur Verzahnungsebene des Blechzuschnittes beweglich angeordnet ist, und I

    an dem Arbeitstisch angebrachte Falzvorrichtungen, mit denen die nebeneinanderliegenden vertikalen Seltenränder des Blechzuschnitts in vertikaler Richtung verfalzt werden können.
11. 11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilformaggregat aus folgenden Teilen besteht:

    einem an dem Arbeitstisch (100) yerschiebbar gelagerten, normalerweise stillstehenden, jedoch in vertikaler Richtung bewegbaren Schlitten (112); ^:

    an dem Schlitten (1Γ2) um eine gemeinsame horizontale Achse quer zum Arbeitstisch (100) schwenkbar gelagerten Arme (114);

    einem an den Armen (114) fest angebrachten flachen Formkern (116) mit einem sich parallel zur Schwenkachse der Arme erstreckenden linearen Arbeitsprofil, und

    einem an dem Schlitten (112) angebrachten Betätigungsorgan (118), mit dem die Arme (114) derart verschwenkbar sind,

    j dass das Arbeltsprofil des Formkerns (lil6) sich der Verzahnungs-

    : I

    ebene des Blechzuschnittes nähert und gegen den Widerstand des letzteren über diese Ebene hinausgeschoben wird.

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    . ORIGINAL INSPECTED