DE2725583C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher aus Rohren und Kollektoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art (DD-PS 4 322) sind einzelne Wärmestreuglieder in Form kleiner, U-förmig gebogener Flügel, in denen zusätzlich ein Loch ausgebildet werden muß, an seitlichen Stegen eines einzelnen Rohres befestigt. Der Zusammenbau derartiger Elemente zu einem Wärmetauscher kann nicht von endlosen Metallbändern aus gehen und kontinuierlich erfolgen. Vor allem aber müssen die verwendeten Elemente aus Gründen der Steifigkeit mit erheblichen großen Dicken ausgebildet werden.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 21 05 069) an Wärmetauscher­ profilen wellenförmige Bänder als Wärmestreuglieder zu be­ festigen, die sich mit ihren quer zu den Längsachsen der Profile verlaufenden Wellen jeweils über die gesamte Länge ebener Teilabschnitte dieser Profile erstrecken. Auch hier­ bei handelt es sich um Einzelelemente, die eine kontinuier­ liche Fertigung von Wärmetauschern aus endlosen Metall­ bändern geringer Stärke nicht gestatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gat­ tungsgemäßen Wärmetauscher die Rohre und Wärmestreuglie­ der aus praktisch endlosen Metallbändern von sehr geringer Stärke herzustellen, wobei der Zusammenbau der Rohre und Wärmestreuglieder kontinuierlich erfolgt, um derart stei­ fe Zwischenprodukte zu erhalten, daß sie den bei der weite­ ren Verarbeitung und beim endgültigen Einsatz der Wärme­ tauscher auftretenden Kräften trotz der verwendeten geringen Blechstärken standhalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 1 und 3.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Rohre und Wärmestreuglieder aus endlosen Metallbändern von sehr geringer Stärke kontinuierlich hergestellt und zu Wärme­ tauschern zusammengebaut werden können, wobei die Steifheit der verwendeten Teile einen problemlosen Zusammenbau und Einsatz des zusammengebauten Wärmetauschers ermöglichen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines ersten Verfahrensschrittes bei der Herstellung eines Wärmetauschers;

Fig. 2 die schaubildliche Darstellung eines zweiten Verfahrensschrittes;

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung eines dritten Verfahrensschrittes;

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Wärmetauschers;

Fig. 5 die schaubildliche Darstellung einer Abwandlung des Verfahrensschrittes aus Fig. 2;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich wie in Fig. 3 mit der Dar­ stellung eines Strahlerbündels entsprechend der Abwandlung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine schaubildliche Ansicht einer Abwandlung des ersten Verfahrensschrittes; und

Fig. 8 und 8a schematische Schnittansichten zur weiteren Illustrierung des Herstellungsverfahrens eines Wärmetauschers.

Bei dem in Rede stehenden Verfahren verwendet man für die Her­ stellung von Wärmetauschern als Ausgangsmaterial Folien oder Platten 1, die aus inertem, neutralem Material bestehen, bei­ spielsweise aus Kupfer oder Kupferlegierungen, rostfreiem Stahl oder Aluminium und Aluminiumlegierungen. Die Platten 1 haben vorzugsweise eine Dicke zwischen etwa 0,1 und 0,6 mm. Die Platten 1 werden zunächst derart verformt, daß sie ein oder mehrere Halbrohre oder Rinnen 2 begrenzen, die bei der darge­ stellten Ausführungsform einen halbkreisförmigen Querschnitt haben, jedoch auch andere Querschnittsformen, beispielsweise rechteckige oder trapezartige, aufweisen könnten.

Zwei Platten 1 und 1 a werden hierauf derart in gegenseitige Berührung gebracht, daß die in sie eingeformten Rinnen 2, 2 a einander gegenüberliegen. Hierauf werden die beiden Platten miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschweißungen 3, die auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden können. Bei der Verschweißung kann es sich um eine Elektroverschweißung handeln, die mit Hilfe eines Laufrades ausgeführt wird. Ferner kann die Verbindung der Platten mit Hilfe einer Hochfrequenz­ verschweißung erfolgen oder auch durch Hartlötung. Im ein­ fachsten Fall genügt es, die Platten miteinander zu verkleben.

Wie Fig. 1 zeigt, bilden die Platten 1, 1 a zwischen sich Rohre aus, beidseits welcher ebene Flächen 4 liegen.

Im Augenblick der Herstellung kann es sich bei den Platten 1 um endlose Platten handeln, wodurch es möglich ist, die Rinnen kontinuierlich herzustellen und die Platten dadurch zusammenzu­ führen, daß man sie einander annähert und sie anschließend durch eine Vorrichtung laufen läßt, in welcher die Verbindung der Platten erfolgt.

Eine andere Phase des in Rede stehenden Verfahrens besteht in der Herstellung von wellenförmigen Bändern 5, die dazu dienen, Wärmestreuglieder zu bilden. Die gewellten Bänder 5 werden auf die ebenen Flächen 4 der Platten 1 aufgebracht und dort fixiert, was auf verschiedene Art und Weise erfolgen kann, beispiels­ weise durch Lötung, gegebenenfalls Weichlötung, falls die Platten miteinander durch Hartlötung verbunden sind. Weiterhin können die Bänder 5 auch einfach aufgeklebt werden.

Es ist auch möglich, die wellenförmigen Bänder 5 durch Hart­ lötung zu befestigen, wenn die Platten 1 miteinander durch Elektroschweißung oder Hochfrequenzschweißung miteinander ver­ bunden sind. Es kommt lediglich darauf an, daß die Verbindungs­ art zwischen den Bändern 5 und den Platten bei einer niedrigeren Temperatur ausgeführt wird als die Temperatur, bei welcher die Verbindung der Platten untereinander erfolgt, so daß die zuerst erfolgende Verbindung im Verlauf der Ausführung der zweiten Verbindung nicht beeinträchtigt oder beschädigt wird.

Zur Herstellung eines Wärmetauschers werden anschließend die so vorbereiteten Platten 1 in Stücke gewünschter Länge unter­ teilt, so daß man Untereinheiten der in Fig. 2 dargestellten Art erhält. Anschließend werden Untereinheiten A ₁, A ₂, . . . aufeinandergeschlichtet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

In einem anschließenden Verfahrensschritt werden entsprechend Fig. 4 Kollektoren 6, 6 a angebracht, um die aufeinander ge­ stapelten Einheiten A ₁, A ₂, . . . miteinander zu verbinden. Die Kollektoren weisen vorspringende Flansche 7 auf, welche Rohrstutzen bilden und in die von den zusammengefügten Platten 1 gebildeten Rohre eindringen. In Fig. 4 ist der Wärmetauscher zwischen zwei miteinander verbundenen Platten derart ge­ schnitten, daß man im Vordergrund die Platten 1 einer Unterein­ heit sieht, in deren Halbrohre 2 die Flansche 7 der Kollektoren 6 und 6 a eindringen.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist es vorteilhaft, die Flansche 7 kegelstumpfförmig auszubilden.

Die gegenseitige Verbindung zwischen den Rohren der Unterein­ heiten und der Kollektoren 6, 6 a erfolgt mit Vorteil durch Verschweißung oder Verlötung. In bestimmten Fällen kann eine einfache Verklebung ausreichend sein. Man kann auch in an sich bekannter Weise eine geschmeidige Dichtung zwischen die zusam­ menzufügenden Teile einlegen. Die Kollektoren 6, 6 a werden untereinander durch Seitenwangen 8, 8 a verbunden und schließlich durch Wasserkästen 9, 9 a abgedeckt.

Es ist von Vorteil, die wellenförmigen Bänder 5 aus Kupfer oder Aluminium herzustellen. In diesem Fall liegt ihre Dicke vorzugsweise zwischen etwa 0,015 und 0,025 mm.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Abwandlung des Wärmetauschers, ge­ mäß welcher die Platten 1 ₁ so ausgebildet und verformt sind, daß sie Halbrohre oder Rinnen 2 ₁ bzw. 2 a ₁ von trapezförmigem Querschnitt enthalten. In diesem Fall sind die wellenförmigen Bänder 5 direkt auf dem ebenen Teil der Platten angeordnet, die die Rinnen selbst begrenzen. Hierdurch ist es möglich, die Breite der Flächen 4 zwischen den Rohren erheblich herabzu­ setzen und infolgedessen Untereinheiten herzustellen, deren Tiefe sehr viel geringer ist. Wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel werden auch die Platten 1 ₁ und 1 a ₁ an ihrer ebenen Fläche 4 mit Hilfe einer Verschweißung 3 oder dgl. verbunden. Es ist zusätzlich von Vorteil, wenn man vor dem Zusammenfügen der beiden Platten 1, 1 a in die zwischen ihnen ausgebildeten Rohre Umwälz- oder Umlenkglieder 10 einbringt, die mit den Platten im Augenblick ihrer Verbindung verklebt oder zur gleichen Zeit verlötet werden, in welcher die wellenförmigen Bänder 5 selbst aufgelötet werden. Durch die Anordnung der Glieder 10 können die Rohre beträchtlich verstärkt werden, so daß sie nötigenfalls auch stärkeren Innendrücken standhalten können.

Wie in Fig. 6 dargestellt, schlichtet man bei der Herstellung eines Wärmetauscherbündels wie im voranstehenden Untereinheiten A ₁′, A ₂′, . . . übereinander. Im übrigen verläuft das Verfah­ ren bei der Herstellung eines Wärmetauschers gemäß Fig. 5 und 6 wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel be­ schrieben.

Eine andere Abwandlung des in Rede stehenden Verfahrens ist in Fig. 7, 8 und 8a dargestellt. Hierbei werden die wellen­ förmigen Bänder 5 direkt auf den endlos langen Platten 1 be­ festigt. Wenn ein Austauscher hergestellt werden soll, bei dem die Rohre zwischen den wellenförmigen Bändern ausgebildet sind, läßt man zwischen den Bändern 5 den für die Rohre 2 erforderlichen Raum frei. Wenn hingegen die wellenförmigen Bänder 5 wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 auf den Wänden der Rohre selbst angeordnet werden sollen, verbleibt zwischen den Rändern derjenige Raum frei, der den Flächen 4 zuzüglich einem Teil der Rohrwand gemäß Fig. 5 und 6 ent­ spricht.

Es ist auch möglich, wie in Fig. 7 dargestellt, daß aufein­ anderfolgende Abschnitte der wellenförmigen Bänder 5, 5 a durch einen Zwischenraum 11 voneinander getrennt sind, wobei die Länge der Abschnitte 5, 5 a der Höhe der herzustellenden Wärmetauscherbündel entspricht.

Ein zweiter Verfahrensschritt besteht darin, die Halbrohre oder Rinnen 2, 2 a in die Platten einzuformen, was, wie in Fig. 8 und 8a dargestellt, mit Hilfe von Rollensätzen 12, 13, 13 a erfolgen kann, durch welche beispielsweise zwei Platten 1, 1 a vor ihrer Verbindung kontinuierlich verformt werden können. Wie in der Zeichnung dargestellt, weisen die Rollen oder Walzen Aussparungen 14 auf, welche die wellen­ förmigen Bänder 5 umschließen.

Wenn die beiden Platten 1, 1 a miteinander verbunden werden (Fig. 8a) können Rollen 13 ₁ zur Durchführung einer Wider­ standsverschweißung der beiden Platten verwendet werden. Die Rollen 13₁ umfassen zu diesem Zweck elektrisch leitende Teile 13′ und elektrisch isolierende Teile 13′′ derart, daß sich eine Verschweißung lediglich entlang relativ schmaler Streifen 3 a erzielen läßt.

Die Fig. 8 und 8a stellen eine Verwirklichung des Wärmetauschers dar, die der schwierigsten Ausführungsform entspricht, da man in der Tat bei Betrachtung der Fig. 5 leicht feststellen wird, daß Rollen, die der Verformung der Platten 1 ₁, 1 a ₁ und der Her­ stellung der Schweißnähte 3 dienen, von sehr einfachem Aufbau sind, da dann die wellenförmigen Bänder sich auf demjenigen Teil der Platten befinden, welcher die Rohre bildet.

Obwohl dies nicht eigens dargestellt ist, ist es möglich, dann, wenn die wellenförmigen Bänder in aufeinander folgenden, je­ weils von einem Zwischenraum 11 getrennten Abschnitten 5, 5 a angeordnet werden, die Platten 1 derart abzuschneiden, daß allein diejenigen Plattenteile, welche die Rohre bilden, im Bereich der Intervalle 11 vorstehen, während diejenigen Teile, welche die ebenen Flächen zwischen den Rohren bilden, entfernt sind. Hierdurch können die Rohre direkt mit Löchern in Eingriff gebracht werden, die in den Kollektoren 6, 6 a vorgesehen sind. Es ist also in diesem Fall nicht erforderlich, diese Kollek­ toren mit den kegelstumpfförmigen Flanschen 7 zu versehen, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Bei dieser Ausführungsform können die wellenförmigen Bänder sowohl nach als auch vor Aus­ bildung der Rohre befestigt werden.

Bei wiederum einer anderen Ausführungsform des Wärmetauschers, bei welcher die Platten 1, 1 a so beschnitten sind, daß in den Zwischenräumen 11 die Rohre 2 über die wellenförmigen Bänder 5 hinaus vorstehen, ist es möglich, die Kollektoren durch auf­ einanderfolgende Stege auszubilden, welche als Zwischenstücke zwischen die aufeinanderfolgenden Sätze der Platten 5, 5 a ein­ gesetzt sind. Diese Stege weisen in diesem Fall an ihren Seiten Ausschnitte auf, die der Form der Rohre entsprechen. Stege die­ ser Art sind in der französischen Patentschrift 76 13 611 der Anmelderin beschrieben.

Claims (3)

1. Wärmetauscher aus Rohren und Kollektoren, bei dem die Rohre durch zwei miteinander verbundene, rinnen­ förmige Vertiefungen aufweisende Platten gebildet, in ebenen Teilabschnitten der Platten Wärmestreu­ glieder befestigt und die Kollektoren mit den Stirn­ enden der Rohre verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 1 a) eine Dicke zwischen 0,1 und 0,6 mm haben und jeweils aus mehreren rinnenförmigen Vertiefungen (2, 2 a) sowie mehreren ebenen Teilab­ schnitten (4, a ₁) bestehen, daß die Wärmestreuglieder als wellenförmige Bänder (5) ausgebildet sind, die sich mit ihren quer zu den Längsachsen der Vertie­ fungen (2, 2 a) verlaufenden Wellen jeweils über die gesamte Länge der ebenen Teilabschnitte (4, a ₁) er­ strecken und eine Dicke zwischen 0,015 und 0,025 mm haben, und daß die Kollektoren (6, 6 a) vorstehende Flansche (7) in Form von Rohrstutzen aufweisen, mit denen sie in die Stirnenden der von den Vertiefungen (2, 2 a) der Platten (1, 1 a) gebildeten Rohre ein­ dringen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die rinnenförmigen Vertiefungen (2 ₁, 2 a ₁) der Platten (1, 1 a) trapezförmigen Querschnitt haben und die wellenförmigen Bänder (5) auf einander gegenüberliegenden, diesen Querschnitt bestimmenden, ebenen Teilabschnitten (a ₁) der rinnenförmigen Ver­ tiefungen befestigt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit den wellenförmigen Bändern (5) versehenen Platten (1, 1 a) an ihren ebenen Teil­ abschnitten (4) durch Verschweißung, Verlötung oder Verklebung miteinander verbunden sind.