DE2804644C2 - Verfahren bzw. Einrichtung zur Herstellung eines Metall-Rippenkörper-Wärmetauschers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Rippenkörper-Wärmetauschers gemäß dem Oberbegriff der beiden Patentansprüche.

Es ist bekannt (DE-OS 23 36 149) ein Metallrohr, das an seiner Außenseite mit einem Metalldraht umwickelt ist, derart mit einer Metallplatte zu verpressen, daß deren Material den Metalldraht umfließt und somit eine formschlüssige Verbindung zur zuverlässigen Halterung des Metallrohres herstellt. Das Zusammendrücken des Metallrohres beim Preßvorgang wird dadurch verhindert, daß das Metallrohr mit einem Isoliermaterial gefüllt ist, welches letztlich auch im Metallrohr verbleiben soll.

Soweit das Metallrohr aber als Strömungskanal dienen soll, wie dies in der älteren Patentanmeldung P 28 03 413 beschrieben ist, ist es von Vorteil, zum Zusammenpressen von Metallplatte und Metallrohr in dieses einen entfernbaren Dorn einzuführen, dessen Durchmesser so bemessen ist, daß die Verformung des Rohres verhindert wird.

Es zeigt sich jedoch, daß es hierbei Schwierigkeiten bereitet, nach dem Anpressen des Metallrohres an das Metallblech zur Herstellung der Verbindung zwischen diesen Teilen den Dorn, welcher die Wände des Metallrohres gegen den Preßdruck abgestützt hat, wieder herauszuziehen, und zwar insbesondere dann, wenn größere, zusammenhangende Längsstücke des

iu Metallrohres und Metallbleches taktweise oder kontinuierlich gefertigt werden sollen. In diesem Falle ist ein Dorn entsprechender Länge zu verwenden, der sich innerhalb des Metallrohres verklemmen kann, wenn das Spiel zwischen Dorn und Metallrohr auf Grund von Biegungen des Rohres oder des Domes zu gerng wird, oder die Rückfederung des Metallrohres nach dem Anpressen an das Metallblech nicht zur Erzeugung eines das mühelos Herausziehen des Domes zulassenden Spiels zwischen dem Dorn und dem Metallrohrinnenwand ausreicht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich der Dorn nach dem Anpressen des Metal I roh res an das Metallblech leicht wieder entfernen läßt und insbesondere vergleichsweise große Längsstücke des mit dem Metallblech verbundenen Metallrohres hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

ίο Den erfindungsgemäßen Vorrichtungen liegt das Prinzip zugrunde, nicht etwa das Festklemmen des Domes beim Verpressen von Rohr und Blech tunlichst zu vermeiden, sondern im Gegenteil hierzu in gewissen Grenzen eine plastische Verformung des Rohres in

J5 Kauf zu nehmen und somit den Dorn festzuklemmen. Nach dem Preßvorgang wird das Rohr quer zur ursprünglichen Preßrichtung soweit zusammengedrückt, daß das Rohr im wesentlichen wieder rückverformt wird und der Dorn freikommt. Zu diesem Zwecke ist die Querschnittshöhe des Domes in einer Richtung quer zur Preßrichtung auch kleiner als in Preßrichtung, um ein Zusammendrücken zu ermöglichen, das in jedem Falle zum Freisetzen des Domes ausreicht, selbst wenn das Rohr dann nicht mehr ganz

4^r> seine ursprüngliche, runde Form aufweisen sollte, ohne daß der Dorn erneut festgeklemmt wird.

Das Anpressen des Metallrohres an das Metallblech und auch das Zusammendrücken des Metallrohres zur Spielvergrößerung gegenüber dem Dorn können

■so jeweils taktweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, wobei auch entsprechende Kombinationen dieser Betriebsweisen möglich sind.

Der Dorn ist feststehend montiert, so daß das Metallrohr mit dem Metallblech taktweise während der Herstellung über den Dorn oder die Dornanordnung geschoben wird. Es kann ggf. aber auch zweckmäßig sein, einen losen Dorn in das Metallrohr einzuführen und bezüglich diesem dann feststehend anzubringen; nach dem Preßvorgang kann der Dorn dann wieder

bo mühelos entnommen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Teil eines Metall-Rippenrohr-Wärmetauschers während der Herstellung in einer Anpreßeinrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. I, mit einer senkrecht zur Anpreßeinrichtung wirkenden ZusammendrÜL'keinrichtung,

F i g. 3 eine übertriebene Darstellung der Vorgänge in der Anpreßeinrichtung,

F i g. 4 eine teilweise im Schnitt gezeigte Stirnansicht der Bearbeitungsstrecke einer taktweise betriebbaren Presse, mit einer Zangenanordnung a's Zusammendeckeinrichtung,

Fig.5 eine Ansicht ähnlich Fig.4, wobei jedoch Kalibriei rollen als Zusammendrückeinrichtung gezeigt sind, und

Fig.6 eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer Walzen-Α npreßeinrichtung.

Zur Herstellung eines Metall-Rippenkörper-Wärmetauschers wird zunächst ein Metallrohr 1 mit Verankerungsmitteln versehen, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gestalt einer Metalldrahtumwendelung 3 haben, wobei der Metalldraht gleiche oder geringere Härte als der Werkstoff des Metallrohres 1, jedoch größere Härte als der Werkstoff eines Metallblechs 2 besitzt, welches die Energieaustauschflächen des Wärmeaustauschers bildet. Es #ird anschließend ein Dorn 4 in den lichten Querschnitt des Metallrohres 1 eingeführt, welcher im wesentlichen die gleiche Länge wie die des zu fertigen Abschnitts des Wärmetauschers aufweist. Metallrohr 1, Metallblech 2 und Dorn 4 werden nun zwischen die Gesenkteile 5 und 6 einer Exzenterpresse gebracht, und die Presse wird in einer Richtung senkrecht zum Metallblech 2 betätigt, wobei der Dorn 4 auf Grund seiner Querschnittsgestalt die Wand des Metallrohres 1 abstützt und den Preßdruck derart überträgt, daß die Metalldraht- jo umwendelung 3 in das weichere Metallblech 2 eingepreßt wird, von dessen Werkstoff umflossen wird und hierbei eine sichere Verankerung bildet (Fig. 1).

Nach diesem Anpreßvorgang werden die Gesenkteile 5 und 6 abgehoben, und das Metallrohr 1 wird in eine in F i g. 2 schematisch angegebene Zusammendrückeinrichtung 7 eingebracht, welche das Metallrohr 1 in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Preßrichtung der Gesenkteile 5 und 6 zusammendrückt und dadurch im Querschnitt gleichsam aufrichtet, wodurch sich unter plastischer Verformung des Metallrohres 1 ein beträchtliches Spiel s zwischen der Innenwand des Metallrohres 1 und dem Dorn 4 ergibt. Eine so starke Zusammendrückung des Metallrohres 1 durch die Zusammendrückvorrichtung 7 wird durch die besondere v, Gestalt des Querschnitts des Domes 4 ermöglicht, welche in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Preßrichtung der Gesenkteile 5 und 6 gegenüber der Metallrohrinnenwand ein größeres Spiel hat als durch elastische Verformung des Metallrohres 1 in dieser w Richtung beseitigt werden könnte.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist der (übertrieben gezeigte) Querschnitt des Domes 4 so bemessen und gestaltet, daß beim Zusammenfahren der Gesenkteile 5 und 6 eine plastische Verformung des Metallrohres 1 stattfindet, so daß es von einem ursprünglich runden, durch strichpunktierte Linien angedeuteten Querschnitt in einen elliptischen Querschnitt übergeht, wobei das zunächst zwischen dem Dorn 4 und der Innenwand des Metallrohres I bo vorhandene Spiel in Richtung des Preßdrucks der Gesenkteile 5 und 6 beseitigt wird. Durch den nachfolgenden Einsatz der in Fig. 2 gezeigten Zusammendrückvorrichtung 7 wird allerdings der Querschnitt des Metallrohres 1 wieder aufgerichtet, um den h^r> ursprünglichen, runden Querschnitt und ein ausreichendes allseitiges Spiel zwischen dem Metallrohr 1 und dem Dorn 4 wieder herzustellen, der dann mühelos ausgezogen werden kann.

Das obere Gesenktei! 5 wird durch einen Ansatz 26 eines Pressenstempels 27 betätigt, wobei eine Schraubendruckfeder 28 beim Aufwärisiiub des Pressenstempels 27 die Teile 5 und 26 auseinanderdrückt. An einer gesonderten Halterung oder an einer mit dem Gesenkteil 5 verbundenen Halterung sind zu beiden Seiten des Gesenkteils 5 an Achsen 29 bzw. 30 Hebel 31 bzw. 32 gelagert, deren wirksame Länge in Axialrichtung mit der von den Gesenkteilen 5 und 6 bearbeiteten Axiallänge des Metallrohres 1 übereinstimmt. Beim Abwärtshub des Pressenstempels 27 und einer entsprechenden Abwärtsbewegung des Ansatzes 26 bewegt sich ein Nocken 33 des Ansatzes 26 abwärts von einer Nase 34 des Hebels 31 bzw. des Hebels 32 weg, wie dies im rechten Teil von F i g. 4 gezeigt ist, so daß sich der Hebel 31 im Gegenuhrzeigersinn und der Hebel 32 im Uhrzeigersinn verschwenken können, und entsprechende Zwischenräume zwischen ihrem jeweils ausgerundeten, unteren Hebelmaul 35 und der gegenüberliegenden Wand des mit der Drahtumwendelung 3 versehenen Metallrohres 1 freigeben. Wird dann das Metallrohr 1 gegen den Dorn 4 gepreßt und nimmt daher die im rechten Teil der Fig.4 dargestellte, im Querschnitt elliptische Gestalt an, so kann sich die Rohrwand ungehindert seitlich bewegen und der Druck des Gesenkteils 5 wird vom Dorn 4 auf die Verbindungsstelle zwischen dem unteren Teil der Rohrwand und dem Metallblech 2 übertragen.

Hebt sich nun der Pressenstempel 27 an und nimmt den Ansatz 26 nach oben mit, so kommt der Nocken 33 des Ansatzes 26 in eine Lage gegenüber der Nase 34, so daß die jeweils oberen Enden der Hebel 31 und 32 voneinander weggeschwenkt werden, und sich das Hebelmaul schließt, wobei das zuvor in elliptische Querschnittsform gedrückte Metallrohr 1 unter plastischer Verformung aufgerichtet wird, wie im linken Teil von F i g. 4 dargestellt ist. Auf Grund eines durch entsprechende Betätigung oder Führung bewirkten Zurückweichens des Gesenkteils 5 kehrt also das Metallrohr 1 bei der hier beschriebenen Ausführungsform wieder in die runde Querschnittsform zurück und gibt ein großes Spiel zu dem Dorn 4 im Inneren frei, so daß der Dorn 4 gegenüber dem Metallrohr 1 und dem Metallblech 2 danach wieder frei verschieblich ist.

Die Teile 31 und 32 werden ggf. von einer Reihe in Axialrichtung in geringem Abstand oder unmittelbar nebeneinanderliegender, verhältnismäßig schmaler Hebel gebildet.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 unterscheidet sich von der soeben beschriebenen dadurch, daß an Stelle der taktweise arbeitenden Zusammendrückvorrichtung hier eine den Gesenkteilen 5 und 6 nachgeschaltete, unmittelbar an der Exzenterpresse 12 angeordnete, kontinuierlich wirksame Zusammendrückeinrichtung vorgesehen ist. Diese wird von Paaren einander über das zusammendrückende oder aufzurichtende Metallrohr 1 hinweg gegenüberstehender Kalibrierrollen 36 gebildet, welche eine der herzustellenden Krümmung des aufzurichtenden Metallrohres 1 entsprechende Umfangsprofilierung besitzen. Für das auf dem Metallblech 2 zu befestigende Metallrohr 1 ist ein Kalibrierrollenpaar vorgesehen und jeweils über Achsen 37 an einer Halterung 38 festgeschraubt. Zwar arbeiten die Kalibrierrollenpaare während des schrittweisen oder taktweisen Vorschubs des Werkstückverbandes durch die Exzenterpresse 12 kontinuierlich, doch entspricht ihre Wirkungsweise derjenigen der Hebel 31 und 32 des

zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels.

Auf Grund der notwendigen Anordnung des Kalibrierrollenpaares hinter der taktweise arbeitenden Exzenterpresse ist diese Ausführungsform weniger für Dorne 4 geeignet, welche bezüglich der Presse ortsfest ^rt angeordnet sind, sondern vielmehr für mitlaufende Dorne 4, wv he von einer Halterungsslelle an Metallrohr 1 bezüglich diesem feststehend angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist an Stelle der κι taktweise arbeitenden Exzenterpresse, eine kontinuierlich arbeitende Preßvorrichtung in Gestalt eines Paares kalibrierter Walzen 39 und 40 vorgesehen. Antriebsmittel zum synchronen Antrieb der Walzen 39 und 40 sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. ι^Γ)

Auf Grund ihrer Utiifang&prüfiiierung pressen die Walzen 39 und 40 den durch den Walzenspalt geführten Verband aus jeweils einem Dorn 4, dem umgebenden, mit der Metalldrahuimwendelung 3 versehenen Metallrohr 1 und dem Metallblech 2 zusammen, wie dies in Verbindung mit den Fig. 1 und 3 beschrieben worden ist. Auf dem weiteren Weg in Vorschubrichlung trifft dann das Metallrohr 1 wieder auf je ein Paar gegenüberstehender Kalibrierwalzen 36 in ganz entsprechender Weise, wie dies an Hand Fig. 5 erläutert worden ist. Man erkennt, daß wegen des ständigen Angriffs der Walzen 39 und 40 während des Herstellungsvorgangs der jeweilige Dorn 4 fest zwischen den Wänden des jeweils umgebenden Metallrohrs 1 eingespannt ist, so daß die Einrichtung nach Fig.6 notwendigerweise mit einem mitlaufenden Dorn 4 arbeitet, welche bezüglich des Rohrs feststehend angeordnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Rippenkörper-Wärmeaustauschers, welcher mindestens ein als Strömungskanal dienendes Metallrohr aufweist, das mit Verankerungsmitteln an seiner Außenseite in ein Metallblech eingepreßt ist, mit einem Dorn, welcher sich von einer Halterungsstelle aus feststehend über eine Bearbeitungsstrecke hinweg erstreckt, längs welcher eine Anpreßeinrichtung zum Anpressen des Metallrohres gegen das Metallblech vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Dorn (4) einen tonnenförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, und

— daß bei Verwendung einer taktweise betreibbaren Presse (26, 33, 34) als Anpreßeinrichtung in Abhängigkeit von dieser betätigbare, einander gegenüberstehende Hebel (31,32) vorgesehen sind, welche eine das Metallrohr (1) beiderseits umgreifende, senkrecht zur Preßeinrichtung wirksame Zangenanordnung zum Rückverformen des gepreßten Metallrohrs (1) bilden.

2. Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Rippenkörper-Wärmetauschers, welcher mindestens ein als Strömungskanal dienendes Metallrohr aufweist, das mit Verankerungsmitteln an seiner Außenseite in ein Metallblech eingepreßt ist, mit einem Dorn, welcher sich von einer Halterungsstelle aus feststehend über eine Bearbeitungsstrecke hinweg erstreckt, längs welcher eine Anpreßeinrichtung zum Anpressen des Metallrohres gegen das Metallblech vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Dorn (4) einen tonnenförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, und

— daß insbesondere bei Verwendung eines Walzenpaares (39, 40) als Anpreßeinrichtung dieser zwei einander gegenüberstehende Kalibrierrollen (36) nachgeschaltet sind, die das Metallrohr (1) beiderseits umgreifen und senkrecht zur Preßeinrichtung zum Rückverformen des gepreßten Metallrohres (1) wirksam sind.