DE2554140C2

DE2554140C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres für Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2554140C2
Application number: DE2554140A
Authority: DE
Inventors: Robert Evans Ellicott City Hicks, Md.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-12-04
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1984-12-06
Also published as: BR7508068A; ES443134A1; JPS5183061A; IT1051803B; GB1510688A; MX148503A; US3909898A; DE2554140A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Rippenrohres für Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentansjpruchs I. Ein derartiges Verfahren ist in der DE-AS 11 08 716 beschrieben. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres für Wärmetau- oo scher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-PS 5 24 552 beschrieben.

Bei der Herstellung von Wärmetauschern mit Rippenrohren ist es üblich, für das Rippcnbiind ein unähnli- μ ches Metall gegenüber dem Hasisrohr zu verwenden, indem das Rippenband beispielsweise aus Aluminium hergestellt wurde, während das Basisrohr aus Kupfer bestand. Diese Verwendung unähnlicher Metalle resultierte in einer galvanischen Korrosion des relativ dünnen Rippenmaterials. Um das Problem der galvanischen Korrosion des Rippenmaierials zu Oberwinden, wurde ein Klebematerial zwischen dem Flansch des Rippenmaterials und der Außenwand des Basisrohres in ausreichenden Mengen aufgebracht, um einen direkten Kontakt zwischen dem Aluminium und dem Kupfer und infolgedessen eine galvanische Korrosion zu verhindem, während gleichzeitig ein angemessener Wärmeübergang zwischen diesen Teilen aufrechterhalten wurde. Während also ein vollständiger Film aus einem Klebemittel zwischen den in Kontakt stehenden Oberflächen von unähnlichen Metallen zur Verhinderung einer galvanischen Korrosion notwendig ist, würde dieser zwischen ähnlichen Metallen nicht erforderlich sein, weil die galvanische Korrosion kein Hauptfaktor sein würde. Wenn beispielsweise das Basisrohr Aluminium wäre, würde es eine minimale Reaktion mit dem Aluminium des Rippenmaterials haben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei der Herstellung von endlosem Rippenmaterial durch Maschinen, wie sie in der US-PS 30 05 253 beschrieben sind, bei denen der mit einem Rippenrohr versehene Wärmetauscher während des Herstellungs- und Wickelvorganges in vorbestimmte Längen geschnitten wird, das Fehlen von Mitteln zum Befestigen des Rippenmaterials gegen eine Bewegung relativ zu dem Basisrohr bewirken würde, daß das Rippenmaterial sich von seinen losen Enden abzuwickeln beginnen und dadurch seine Vorteile bezüglich des Wärmeübergangs verlieren würde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen Rippenrohre einfacher und billiger hergestellt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.

In der DE-AS 12 60421 ist eine Vorrichtung für die Herstellung von Rippenrohren beschrieben, bei der in dem äußeren Bereich von Windungen eines Metallbandes ein U-Profil eingedrückt wird, durch das eine Verkürzung des Umfangs der verformten Windungen des Metallbandes erreicht und durch eine Vorspannung gegenüber dem Rohr ein Verschieben auf dem Rohr verhindert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unlcransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Rippenrohr, bei dem das Rippenband nur an den Enden des Rippenrohres auf dem Basisrohr befestigt ist einfacher hergestellt werden kann. Beispielsweise können Klebematerial oder andere Sicherungen gegen Verschieben eingespart werden. Gleichzeitig wird aber auch der Arbeitsaufwand für diese Fertigungsschritte vermindert, so daß die Fertigung schneller erfolgen kann. Ferner wird eine innige metallische Verbindung für einen guten Wärmeübergang erreicht.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F-"ig. I ist eine schematische Ansicht von einer Vorrichtung zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß einem Aiisführungsbcispiel der Erfindung,

I¹ i g. 2 ist eine schematiche Ansicht des gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellten Wärmetauschers,

F i g. 3 zeigt einen Wärmetauscher, der gemäß einem

anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist.

Fig.4 zeigt einen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellte« Wärmetauscher.

F i g. 1 zeigt einen Wärmetauscher 10 mit einem durchgehenden Rippenmaterial IZ das schraubenförmig auf ein Basisrohr 14 gewickelt wird mittels einer automatischen Maschine 16, die zur Herstellung des Wärmetauschers verwendet werden kann. Ein geeignetes Basisrohr 14 wird vertikal nach oben durch Zuführmittel 18 durch die Maschine 16 hindurchgeführt Ein Drehtisch 20 ist für eine Rotation um eine vertikale Achse angeordnet und trägt eine Vorratsspule 21 für das Rippenmaterial 12 und weiterhin die Rippenwickel- und Formungseinrichtung 22.

Im Betrieb wird das Basisrohr 12 durch einen axialen Durchlaß in dem Drehtisch 20 hindurch und an der Rippenwicklungs- und Formungseinrichtung 22 vorbeigeführt Die Formungseinrichtung enthält Mittel zum Biegen des Rippenbandes, um einen Basisflansch 24 zu bilden, und zum Aufschneiden des Bandes zur Bildung der Rippenabschnitte 25. Die Wickeleinrichtung enthält Mittel zum schraubenförmigen Wickeln des Rippenmaterials 12 auf das Basisrohr 14, wenn es unter Zug durch die Maschine 16 hindurchläuft, so daß der Basisflansch 24 in einem innigen Wärmeübertragungskontakt mit der äußeren Basisrohrwand steht Während des kontinuierlichen Wickelvorgangs wird der mit Rippen versehene Wärmetauscher 10 in vorbestimmte Längei; 11 zerschnitten, die zu Kondensatoren und Verdampfern geformt werden, wie sie in Kühlsystemen verwendet werden. Die Mittel zum Zerschneiden des Wärmetauschers können eine Schneide- oder Trennstation 27 aufweisen, die in Betrieb gesetzt wird, nachdem der Wärmetauscher 10 eine vorbestimmte Länge erreicht. Bei der Herstellung von Wärmetauschern, bei denen das Basisrohr und das Rippenmaterial aus unähnlichen Materialien bestanden, wie beispielsweise bei der Verwendung eines Kupferrohres und eines Rippenmaterials aus Aluminium, entstand eine galvanische Korrosion. Um dieses Problem zu vermeiden, wurde ein Klebemittel zwischen dem Aluminium des Rippenmaterials und dem Kupfer des Basisrohres verwendet, um deren Kontakt zu verhindern und trotzdem einen angemessenen Wärmeübergang zwischen den zwei Teilen zu erhalten. Die Verwendung eines Basisrohres und eines Rippenbandes aus ähnlichem Material, wobei ein Aluminiumrohr für eine Verwendung mit einem aus Aluminium bestehenden Rippenmaterial benutzt wird, ist es nicht erforderlich, daß ein Klebemittel oder ein anderes Material zur Verhinderung einer galvanischen Korrosion verwendet wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das unbefestigte Rippenmaterial 12 an den Enden des durchgeschnittenen Wärmetauschers 10 sich von dem Basisrohr 14 abwickeln würde, wenn das Rippenmaterial nicht gegen eine Bewegung relativ zum Basisrohr befestigt ist.

Demzufolge werden erfindungsgemäß vorgewählte Abschnitte des Rippenmaterials 12 gegen eine Bewegung relativ zum Basisrohr 14 befestigt. In den Fig. 1 und 2 sind die gewählten Abschnitte des Wärmetauschers 10 und des Rippenmaterials 12, das gegen eine Bewegung relativ zum Basisrohr 14 befestigt ist, mit A bezeichnet. Eine Steuer- oder Abtasteinrichtung 26 kann an einer geeigneten Stelle vorgesehen sein, um die Länge des Abschnittes »A<; und den Abstand dazwischen genau zu steuern und die Schneidstation 27 in Betrieb zu setzen, so daß der Wärmetauscher 10 im wesentlichen an dem Mittelpunkt des Abschnittes A durchgeschnitten wird. Zwar ist es wichtig, daß der Wärmetauscher 10 innerhalb des Abschnittes »A« durchgeschnitten wird, aber die genaue Lage oder der

Aufbau der Steuer- oder Abtasteinrichtung 26 für die Inbetriebsetzung der Schneidstation 27 ist nicht entscheidend. Der Einfachheit halber ist die Steuer- oder Abtasteinrichtung 26 schematisch am Einlaß oder Rohraufnahmeende der Maschine 16 gezeigt Aus Fig.2

ίο wird deutlich, daß die durchgeschnittenen Teile des Abschnittes A den Endabschnitt von jedem geschnittenen Teil 11 des Wärmetauschers 10 bilden, wobei das Rippenmaterial 12 gegen eine Bewegung relativ zum Basisrohr 14 befestigt ist Die befestigten Abschnitte A an

is jedem Ende des durchgeschnittenen Wärmetauschers sind wirksam, um den unter Spannung gewickelten Zwischenabschnitt des Rippenmaterials, der in F i g. 4 mit B bezeichnet ist in seiner anfänglichen, schraubenförmig gewickelten Wärmeübertragungsposition zu halten.

Das Mittel zum Befestigen des Abschnittes Ä gegen eine Bewegung relativ zum Rohr 14 kann ein Überzug ' eines Klebemittels 27 sein, das auf vorgewählte Abschnitte des Rohres aufgebracht wird, wenn dieses durch die Maschine läuft. In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Klebemittel durch eine Verteilvorrichtung 28 aufgebracht werden, die zwischen der Zuführeinrichtung 18 und der Formeinrichtung 22 angeordnet ist. Die Verteilvorrichtung 28 kann durch die Steuereinrichtung 26 bestätigt werden, die ihrerseits das durchlaufende Rohr 14 überwacht. Die Verteilvorrichtung 28 bringt unter Steuerung der Vorrichtung 26 auf wirksame Weise Klebemittel 27 auf das Basisrohr 14 an vorgewählten Intervallen und für eine vorbestimmte Länge auf, um einen Abschnitt A derart zu bilden, daß das mit dem Klebemittel in Eingriff stehende Rippenmaterial 12 gegen eine Bewegung relativ zum Basisrohr 14 befestigt ist. Tatsächlich ist das Rippenmaterial 12, das in dem Abschnitt A des Wärmetauschers 10 angeordnet ist, an dem Basisrohr 14 befestigt, wobei, wie bereits ausgeführt wurde, der Abschnitt B in seiner ursprünglichen, schraubenförmig gewickelten Lage gehalten wird. Die Schneidestation 27 ist zwar sehr nahe an der Maschine 16 gezeigt, sie kann aber auch an anderen geeigneten Stellen angeordnet sein, und wie die Verteilvorrichtung 28 kann die Schneidestation 27 durch die Steuereinrichtung 26 bestätigt werden. Während es unwesentlich ist, in welcher Weise die Station 27 in Betrieb gesetzt wird, so ist es jedoch erforderlich, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde, daß der Wärmetau·

so scher 10 in dem befestigten Abschnitt A durchschnitten wird, um die Längen 11 zu bilden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in F i g. 3 gezeigt ist, ist das Mittel zum Befestigen des Rippenmaterials 12 relativ zum Basisrohr 14 im Abschnitt A ein Klebe- oder Bindematerial, das über das Rippenmaterial 12 aufgebracht wird, nachdem die Formungs- und Wickelvorgänge durchgeführt sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine ausreichende Menge Klebemittel aufgebracht, so daß die Rippen von benachbarten Windungen oder Umwikkelungen eingeschlossen oder als eine Einheit miteinandet verbunden sind, so daß ein Abwickeln des durchschnittenen Endes von Abschnitt A verhindert ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, umfaßt das Mittel zum Befestigen des Rippenmaterials 12 relativ zum Basisrohr 14 im Abschnitt A eine Verformung der Rippenabschnitte 27 von benachbarten Umwickeluneen des Rid-

penmaterials, so daß sie zur Bildung einer Einheit ineinandergreifen und zum Verhindern der Abwicklung des
durchtrennten oder durchschnittenen Endes des Abschnittes A wirksam sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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55 ■;-.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Rippenrohres für Wärmeaustauscher, bei dem ein stachelförmige Rippen bildendes Band schraubenförmig und hochkam auf das Basisrohr aufgewickelt und durch zusätzliche Maßnahmen gegen Verschieben in Richtung der Rohrlängsachse gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgewickelte Band an voneinander entfernt liegenden Abschnitten auf dem Basisrohr befestigt und das Rippenrohr innerhalb der befestigten Abschnitte zerschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wickeln des Bpndes an den zu befestigenden Abschnitten ein Klebematerial auf die Außenwand des Basisrohres aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wickeln des Bandes an den zu befestigenden Abschnitten auf das gewickelte Band ein Bindemittel aufgebracht wird, das benachbarte Windungen des Rippenbandes miteinander verbindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den zu befestigenden Abschnitten 2s die stachelförmigen Rippen benachbarter Windungen des Rippenbandes miteinander in Eingriff gebracht werden.

5. Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres für Wärmetauscher, mit einer Einrichtung zum Vor- jo schieben des Basisrohres mit einer gewählten Geschwindigkeit einer Einrichtung zum schraubenförmigen Wickeln des Rippenbandes um das Basisrohr herum und mit Mitteln zur Halterung des Rippenbandes gegen Verschieben in Richtung der Röhrenlängsachse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (26) eine Befestigung des aufgewickelten Bandes an voneinander entfernt liegenden Abschnitten (A) und ein Zerschneiden des Rippenrohres innerhalb der befestigten Abschnitte steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) eine Klcbcmittel-Verteilereinrichtung (28) steuert, die an den zu befestigenden Abschnitten (A) ein Klebemittel auf das Basisrohr (14) aufbringt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung (26) eine Einrichtung steuert, die an den zu befestigenden Abschnitten (A) benachbarte Windungen des Rippenbandes miteinander in Eingriff bringt.