DE2854886A1

DE2854886A1 - Verfahren zur herstellung eines rippenfoermigen materials mit vergroesserter oberflaeche und zur befestigung dieses materials auf einer waermeuebertragungsflaeche o.ae.

Info

Publication number: DE2854886A1
Application number: DE19782854886
Authority: DE
Inventors: Robert E Anthony
Original assignee: United Aircraft Products Inc
Current assignee: United Aircraft Products Inc
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2018635B; US4215454A; GB2018635A

Description

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Die Erfindung betrifft mit Rippen versehene Oberflächen zur Wärmeübertragung und ähnlichem, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung und zur Befestigung eines rippenfönnigen Materials an aufnehmenden Basisflächen. An einer Basisfläche kann ein rippenförmiges Material zur Verstärkung und für andere Zwecke befestigt sein. Nur zur Erläuterung wird die Erfindung im Zusammenhang mit Problemen dargestellt, die beim Anbringen von Oberflächenrippen mit vergrößerter Oberfläche an einer Wärmeübertragungsfläche, insbesondere einer gekrümmten Wärmeübertragungsoberfläche auftreten.

Ein wärmeleitendes Teil, welches strömende Fluide mit unterschiedlicher Temperatur trennt, wird in einigen Fällen mit Rippen ausgestattet, die sich auswärts in den Strömungspfad von einem oder beiden Fluiden erstrecken. Diese Rippen verbessern den Wärmeübertragungswirkungsgrad. Wenn es die Dicke und die maschinelle Bearbeitbarkeit des Teils gestattet,können in dessen Oberfläche mehrere parallele Schlitze zur Bildung der gewünschten Rippen gefräst werden. Dies ist Jedoch ein verhältnismäßig teurer Vorgang, der überdies nicht durchführbar ist, wenn das Teil aus verhältnismäßig dünnem Blech oder ähnlichem besteht. Gemäß einem weiteren Verfahren wird ein Streifen eines Rippenmaterials auf die Wärmeübertragungsoberfläche aufgesetzt und angelötet, wobei der Streifen ein akkordeon-förmiges Teil aus mehreren miteinander verbundenen Wellungen ist. Da die Fluidströmung quer zu den Wellungen nicht gut erfolgen kann, ist der Streifen derart angeordnet, daß die Fluidströmung in Längsrichtung des Streifens erfolgt. Obwohl gemäß diesem Verfahren eine mit Rippen versehene Wärmeübertragungsfläche erzeugt wird, kann es unerwünscht sein, daß ein übermäßiger Druckabfall auftritt oder dabei das Gewicht übermäßig erhöht wird. In jedem Fall ergibt sich ein spezieller Nachteil,der darin besteht, daß der Streifen

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nicht derart gebogen werden kann, daß er einer Oberfläche angepaßt ist, welche in Richtung der Fluidströmung gekrümmt ist. Ein gewellter Rippenstreifen ist zwar in einer zu den Wellen parallelen Achse flexibel und leicht biegbar, er ist jedoch im wesentlichen starr und sehr widerstandsfähig gegenüber Biegekräften, die im dazu quer verlaufenden Sinne ausgeübt werden.

Durch ein praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wärmeübertragungsmaterial mit vergrößerter Oberfläche geschaffen, welches die Form von einzelnen, unzusammenhängenden Rippenstreifen aus deformierbarem, wärmeleitendem Material aufweist. Es werden mehrere Rippenstreifen mit ihrer Kante auf einer Basisoberfläche angebracht, und zwardm wesentlichen parallel und im Abstand zueinander, wobei die Streifen derart ausgerichtet sind, daß die !"luidströmung über die Basisoberfläche in Längsrichtung des Streifens verläuft. Es werden einzelne Rippenstreifen vorgeformt, so daß jeder in Längsrichtung eine Reihe von Querwellen aufweist. Wenn der Streifen an einer gekrümmten Oberfläche angebracht werden soll, wird er überdies um eine Querachse gebogen, so daß seine untere Kante eine konkave Gestalt annimmt, die der konvexen krummlinigen Gestalt der Basis-Befestigungsoberfläche angepaßt ist. Die Streifen-Wellungen werden an ihren entgegengesetzten Enden expandiert bzw. zusammengedrückt, um die Biegespannungen aufzunehmen. Die geformten Streifen werden mit ihrer Kante auf der Basis-Befestigungsfläche angebracht, dann werden die Teile in einer Löt-Haltevorrichtung zusammengesetzt, welche die Streifen in aufrechter Stellung hält und einen Druck ausübt, der die unteren Streifenkanten in engen, innigen Kontakt mit der Befestigungsoberfläche preßt. Unter Beibehaltung dieses Zustande wird dann ein Lötvorgang ausgeführt, der zu einer Verbindung der Rippenstreifen mit der Befesti-

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gungsoberflache entlang der unteren Streifenkanten führt. Ein Gerät zur Durchführung der Erfindung weist zusätzlich zu der Löt-Haltevorrichtung eine Walzenvorrichtung auf, durch welche das Streifenmaterial geführt wird, um darin die Wellungen zu erzeugen. Die Walzenvorrichtung ist derart einstellbar, daß der Streifen um eine zu seiner Ebene senkrechte Achse gebogen wird und gleichzeitig in ihm die Wellen erzeugt werden. Dies kann als wahlweiser Schritt der Erfindung betrachtet werden, da das Streifenmaterial auch über einer Form gebogen werden kann, nachdem es durch die Walzenvorrichtung hindurchgeführt worden ist. Die gewellte Gestalt der Rippenstreifen hat eine doppelte Auswirkung. Sie erzeugt in dem fließenden Fluid eine Turbulenz und erhöht dadurch den Wärmeübertragungseffekt, und bietet darüberhinaus Einkerbungen in dem Streifenmaterial, welche das Biegen des Streifens in eine bogenförmige Gestalt um eine seiner Längskanten ermöglichen.

Im Vergleich zu Konstruktionen und Verfahren nach dem Stand der Technik, wird also gemäß der Erfindung eine mit Rippen versehene Wärmeübertragungsoberfläche geschaffen, weiche die bekannten Probleme des Gewichts und des Druckabfalls vermeidet. Überdies wird durch die Erfindung ein verhältnismäßig kostengünstiges Verfahren zur Befestigung von Rippen auf einer gekrümmten Wärmeübertragungsfläche geschaffen, wobei der Wärmeübertragungswirkungsgrad zwischen den Fluiden, von denen eines in Kontakt mit dieser Oberfläche strömt, verbessert wird.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine mit Rippen versehene Fläche und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, Wie im wesentlichen vorstehend erläutert.

Gemäß der Erfindung weist eine Fläche zur Wärmeübertragung oder ähnlichem Rippen auf, die daran unzusammenhängend, im

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Abstand und im wesentlichen parallel zueinander befestigt sind, wobei die Rippen auf einer ihrer Kanten aufrecht auf der Oberfläche stehen· Das Verfahren zur Herstellung und Befestigung der Hippen erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn gekrümmte Befestigungsflächen erforderlich sind, wobei die Rippen derart geformt sind, daß sie entsprechend der gekrümmten Oberfläche gebogen werden können. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine einstellbare Walzenvorrichtung und eine Löt-Haltevorrichtung auf, welche zur Formung und Befestigung des Rippenmaterials vorteilhaft sind.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise weggebrochene

Ansicht einer gekrümmten, mit Rippen versehenen Wärmeübertragungsoberfläche gemäß einem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sich die Rippen in Längsrichtung der gekrümmten Oberfläche erstrecken;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Teildarstellung, in welcher eine gekrümmte, mit Rippen versehene Wärmeübertragungsfläche dargestellt ist, bei der sich die Rippen quer zur gekrümmten Fläche erstrecken;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Rollenvorrichtung zur Formung des bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 verwendeten Rippenmaterials;

Fig. 4 ein Längsschnitt der Vorrichtung der Fig. 3; 909 841/0482

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Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Löt-Halterung zum Halten der Teile des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 beim Löten;

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Teilansicht, in der

gehaltene Teile zur Erzeugung eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 dargestellt sind;

Fig. 7 eine Stirnansicht der Löt-Halterung der Fig. 5» wobei der untere und der obere Halterungsabschnitt zusammenwirkend angeordnet sind;

Fig. 8 eine Einzel-Teilansicht einer zum Löten auf einer beschichteten Wärmeübertragungsfläche vor dem Löten angebrachten Rippe;

Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Ansicht, in welcher die Teile nach dem Löten gezeigt sind;

Fig. 10 eine Darstellung einer alternativen Weise des Biegens eines Rippenstreifens, um eine bogenförmige Gestalt zu erzielen; und

Fig. 11 eine Detailansicht eines gestreckten Rippenabschnitts.

In der Fig. 1 ist ein mit Rippen versehenes Wärmeübertragungsteil gemäß der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Teil 11 aus verhältnismäßig dünnem Blech hergestellt, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Befestigung von Rippen bzw. Flossen an einer gekrümmten Fläche. Dementsprechend ist das Teil 11 von bogenförmiger Gestalt, mit einer oberen konvexen Oberfläche 12

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und einer unteren oder konkaven Oberfläche 13· Das Teil kann ein Element irgendeines Strukturgliedes, beispielsweise einer Leitung sein, in welcher Fluide mit unterschiedlicher Temperatur in Berührung mit jeweils einer der Flächen 12 und 13 stehen, die als Wärmeübertragungsflächen bezeichnet werden könne, wobei die Wärme durch das Teil von dem Fluid höherer Temperatur zu dem Fluid niedrigerer Temperatur übertragen wird. Das in Berührung mit der oberen Fläche 12 stehende Fluid wird als bewegt angenommen, wobei die Strömungsrichtung in Richtung der Krümmung der berührten Oberfläche verläuft. Von der Oberfläche 12 wegstehend und mit dieser metallurgisch verbunden, wie nachstehend erläutert wird, sind Rippen bzw. Flossen 14- angeordnet. Die Rippen sind aus wärmeleitendem Material gefertigt, welches das gleiche sein kann wie das Material des Teils 11 oder mit diesem kompatibel ist.Da die Rippen sieh aufwärts von der Oberfläche 11 in einen Strom von Gas oder eine über diese Oberfläche fließende Flüssigkeit erstrecken, vergrößern sie wirksam die Oberfläche 11 und schaffen eine zusätzliche, sekundäre Wärmeübertragungsoberfläche. Die Rippen schaffen eine bestimmte, meßbare Verbesserung der Rate des Wärmetransfers zwischen den durch das Teil 11 getrennten Fluiden. Wie zu sehen ist, sind die Rippen unzusammenhängende, streifenförmige Elemente, die angebracht auf dem Teil 11 Positionen einnehmen, welche in einer im wesentlichen parallelen und voneinander beabstandeten Beziehung zueinander angeordnet sind. Die Rippen sind plastisch deformierbar und weisen eine gebogene Gestalt auf (welche nachstehend .im einzelnen erläutert wird);nach der Anbringung weisen sie eine Längsausdehnung auf, die der Richtung der Krümmung der Oberfläche 12 folgt oder dieser entspricht· Dementsprechend begrenzen die Rippen 14 zwischen ihnen Fluidströmungskanäle, wobei das über die Fläche 12 gerichtete Fluid verhältnismäßig frei durch die gebildeten Kanäle

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strömt und gleichzeitig in Kontakt mit der Oberfläche 12 und den aufrecht stehenden Rippen 14- steht· Die Rippen weisen eine wellenförmige Gestalt auf, da sie überdies derart gebogen sind, daß sie eine in Längsrichtung verlaufende Reihe von Querwellen 15 aufweisen. Diese Wellen ragen in die gebildeten Strömungskanäle auf den entgegengesetzten Seiten der jeweiligen Rippen hinein und fördern eine Turbulenz in dem strömenden Fluid, so daß es in heftigen und wiederholten Kontakt mit den Rippenoberflächen gebracht wird.

Das in Berührung mit den Rippen 14- über die Fläche 12 strömende Fluid kann ein eingeschlossenes oder ein verhältnismäßig unbegrenztes Fluid sein. Dabei kann über den Rippen ein weiteres Teil, ähnlich dem Teil 11 angeordnet sein, welches andere Teil die oberen Ränder der Rippen 14 berührt, um einen geschlossenen Durchgang für die Strömung eines eingegrenzten Fluids zu bilden. Die Rippen 14- haben zusätzlich eine Verstärkungswirkung, da sie die Festigkeit des Teils 11 gegenüber in Längsrichtung ausgeübten Biegekräften erhöhen. Das beschriebene Bauprinzip ist also auch nützlich zur Herstellung von festen, leichten Bau-Paneelen und ähnlichem, und zwar neben den Vorteilen, die bei der Herstellung von Wärmeübertragungsmaterial mit Sekundäroberflächen geboten werden. Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die gebogenen Rippen 15 derart befestigt werden, daß sie innerhalb einer konkaven Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche 13 der Unterseite des Teils 11 angeordnet sind.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Wärmeübertragungsteil 16, entsprechend dem Teil 11, derart ausgerichtet, daß die Richtung der Fluidströmung über eine konvexe Oberfläche 17 quer zur Richtung der Krümmung dieser Oberfläche verläuft. Rippen 18, die entsprechend den Rippen 14- ausgebildet sind, sind mit ihrer Kante an der

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Oberfläche 17 angebracht und ähnliche Rippen 14 erscheinen in unzusammenhängender, im wesentlichen parallel und voneinander beabstandeter Beziehung. Da hierbei die Rippen in Richtung der Fluidströmung orientiert sind, sind sie quer zur Richtung der Krümmung des Teils ausgerichtet. Sie müssen daher nicht notwendigerweise um Querachsen gebogen sein, sondern weisen eine im wesentlichen gerade streifenförmige Gestalt auf. Bei Verwendung eines flachen, nicht gekrümmten Teils, wie die Teile 11 oder 16, können gerade Rippen 18 auf ihnen entsprechend der Richtung der Fluidströmung über die Oberfläche auf der sie befestigt sind angebracht sein.

Bei der Herstellung eines Gegenstands gemäß Fig. 1 oder Fig. 2, entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist ein Basisteil vorgesehen, welches eben sein kann oder derart gestaltet ist, daß es eine in einem Sinn oder mehrfachen Sinn gekrümmte Oberfläche zur Befestigung der Rippen aufweist. Bei dem dargestellten Beispiel der Fig. 1 ist ein aus Aluminium oder ähnlichem lötbaren Metallblech gefertigtes Teil 11 in der gezeigten gebogenen Gestalt geformt. Flaches Streifenmaterial 19» aus dem die Rippen 14 geformt werden sollen, wird zwischen ein Paar von zusammenwirkenden Rollen 21 und 22 eingeführt, die eine plastische Deformation des Materials des Streifens herbeiführen und die Wellen 15 in dem Streifen formen. Dadurch wird das Streifenmaterial in eine fortlaufende Rippe 14 umgeformt und in einem geeigneten darauffolgenden Arbeitsschritt wird die Rippe in die gewünschten Längen geschnitten. Die Rollen bzw. Walzen 21 und 22 sind ein Teil einer Rollenvorrichtung, weiche einen verhältnismäßig schweren Träger 23 aufweist. Der Träger 23 hat eine durchgehende zentrale öffnung 24, welche durch die Trägerseitenwände 25 und 26 und die verbindenden oberen und unteren Wände 27 und 28 begrenzt ist. Zusätzlich ist eine kurze Hinterwand 29 vorgesehen. Zwischen den Seitenwänden

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25 und 26 ist auf einer quer angebrachten Welle oder einem Bolzen 51 ein Lagerblock 32 getragen, dessen Anordnung derart getroffen ist, daß eine relative Kippbewegung des Blocks um die Welle 31 als Schwenkzapfen ermöglicht ist· In einer Vorderfläche des Blocks 32 ist eine Lagerausnehmung zur Aufnahme eines Endes einer Welle 33 angebracht, auf deren anderem, sich von dem Block wegerstreckenden Ende eine Walze 21 verkeilt ist. Unmittelbar unterhalb der Walze 21 ist die Walze 22 angeordnet und auf einer Welle 3^ verkeilt. Diese Welle 34 erstreckt sich durch einen zwischen den Tragwänden 25 und 26 gehaltenen Lagerblock 35 hindurch und über diesen hinaus zu dem Hinterteil der Halterung. In nicht dargestellter Weise ist eine Antriebsquelle verbunden, die die Welle drehend antreiben kann. Der Lagerblock 35 weist einen Schwalbenschwanz-Gleiteingriff (nicht dargestellt) mit den Wänden 25, 26 auf, so daß er in der Halterung keine relative Kippbewegung ausführen kann; er kann jedoch geführt eine vertikale Bewegung ausführen, welche ihn.zu dem Lagerblock 32 hin oder von diesem wegführt." Aufgrund einer vertikalen relativen Bewegung des Lagerblocks 35 wird die Walze 22 im annähernden und wegführenden Sinn bezüglich der Walze 21 bewegt. Die Walzen 21 und 22 sind im wesentlichen identisch und weisen jeweils an ihrem Umfang eine fortlaufende Reihe von umfangsmäßig voneinander beabstandeten, abgerundeten Zähnen 36 auf. Die Zähne 36 der jeweiligen Walzen passen ineinander, so daß eine zwangsweise Rotationsbewegung der Walze 22 eine gleichzeitige Rotationsbewegung der Walze 21 herbeiführt, wobei die letztere im Lagerblock 32 frei läuft. Beim Vorschieben von Streifenmaterial 19 zwischen den Walzen 21 und 22 wird das Material des Streifens mit den ineinanderpassenden Zähnen 36 in Eingriff gebracht und plastisch verformt. Bei Anwesenheit des Streifenmaterials 19 führt daher die Betätigung der Walzen 21 und 22 zu einer zwangsweisen Durchführung

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des Streifenmaterials durch die Walzenvorrichtung, wobei dem Streifen eine wellenartige wellenförmige Gestalt, wie gezeigt, verliehen wird·

Die Steuerung der Walzenvorrichtung weist eine Einrichtung auf, durch welche der Lagerblock 35 in ausgewählte Positionen der vertikalen Einstellung bewegt und dort gehalten werden kann, wodurch die Walze 22 bezüglich der Walze 21 justiert wird· Dazu weist der Lagerblock 35 einen durchgehenden, vertikal langgestreckten Schlitz 37 auf. Ein Bolzen 38 erstreckt sich in Längsrichtung durch den Schlitz 37 und weist ein Schaftende auf, welches in der Rückwand 29 der Halterung eingeschraubt ist. Ein äußeres Ende des Bolzens erstreckt sich außerhalb des Schlitzes 37 von der Vorderseite des Lagerblocks 35 weg, wo es mit einem vergrößerten Kopf 39 geformt ist. Durch Drehung des Bolzens 38 in der Rückwand 29 kann er im axialen Sinn einjustiert werden. Wenn er axial auswärts eingestellt ist, gibt der Bolzen den Lagerblock für eine vertikale Bewegung innerhalb der Halterung frei. Eine axiale Einwärtsverstellung bringt den Kopf 39 in Reibkontakt mit der Vorderfläche des Lagerblocks und verriegelt den Block in einer ausgewählten vertikalen Einstellposition·

Zur Herbeiführung einer Hebebewegung des Lagerblocks 35 und zur Steuerung einer Absenkbewegung ist eine Einstellschraube 41 vorgesehen, die in der unteren Trägerwand 28 eine Schraubbefestigung aufweist. Ein inneres Schaftende des Bolzens 41 erstreckt sich durch die Wand 28 in den Raum 24 und steht im Eingriff mit der Unterseite des Lagerblocks 35· Ein Kopfteil der Schraube ist von unterhalb der Halterung zugänglich und wie erkennbar ist, bewirkt eine auf die Schraube 41 übertragene Drehbewegung eine axiale Bewegung der Schraube, welche sie in Anhebungs-

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und Steuerbewegungen bezüglich des Lagerblocks verschiebt. Es sind verhältnismäßig feine Einstellbewegungen der Schraube 41 möglich, die verhältnismäßig feine Veränderungen in der Tiefe der Wellungen 15 ermöglichen, während die Walze 22 näher zur Walze 21 herangeführt oder weiter von dieser getrennt wird.

Eine weitere in der Walzenvorrichtung enthaltene Steuerung ermöglicht die Einstellung der winkelmäßigen Kippstellungen des Lagerblocks 32. In der oberen Halterungswand 27 sind Innengewinde-Öffnungen vorgesehen, welche Stellschrauben und 43 aufnehmen. Diese Stellschrauben sind an entgegengesetzten Seiten der Mittellinie der Schwenkwelle 31 im Abstand zueinander angeordnet. Die Schrauben 42 und 43 ragen in den Raum 24 hinein und stehen im Eingriff mit einer oberen Fläche des Lagerblocks 32. Aufgrund dieses Eingriffs und wegen ihrer Position an beiden Seiten der Mittellinie der Schwenkwelle 31» halten die Schrauben den Lagerblock gegen eine Kippbewegung um die Welle. Durch eine relative Rückzieh- bzw. Vorwärtsbewegung der Schrauben kann der Lagerblock in winkelmäßige Einstellpositionen gebracht und in diesen gehalten werden, welche von der dargestellten Einstellung abweichen. Diese winkelmäßigen oder Kippeinstellungen des Lagerblocks spiegeln sich in entsprechenden Winkelpositionen der Walze 21 bezüglich der darunterliegenden Walze 22 wider. Die Zähne der Walze 21 können dementsprechend bezüglich der Zähne der Walze 22 eine geneigte Beziehung einnehmen. Aufgrund dieser relativen Positionierung der Walzen haben die beim Durchgang des Streifenmaterials 19 geformten Wellen 15 keine parallelen Seiten, sondern Seiten die in einer konvergenten divergenten Beziehung zueinander stehen, wobei die Wellen an einem Ende breiter sind als an dem anderen. Aufgrund dieser Art und Weise der Deformierung des Streifens wird der Streifen gleichzeitig um eine Seitenkante

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gebogen, so daß er eine bogenförmige Gestalt annimmt. In der Fig. 3 ist in durchgehenden Linien gezeigt, wie das Rippenmaterial in paralleler Beziehung aus den Walzen austritt, während in gestrichelten Linien ein Rippenmaterial aus den Walzen austritt, welches aus einer parallelen Beziehung herausgefonnt worden ist.

Nachdem der Radius, mit dem das Teil 11 geformt ist, bestimmt worden ist, wird die Walze 21 bezüglich der Walze 22 derart eingestellt, daß eine Biegung des Streifenmateriais 19 erzwungen wird, um einen gewellten Streifen zu erzeugen, der entsprechend dem festgestellten Radius gebogen ist. Wenn also die Rippen in entsprechender Länge aus dem geformten Metallstreifen herausgeschnitten worden sind, können sie derart auf das Teil 11 angeordnet werden, daß ihre gekrümmten inneren Ränder genau passend auf der konvexen Oberfläche des vorgeformten Teils aufsitzen. Entsprechend sind von der Walzenvorrichtung erzeugte Rippenstreifen verfügbar, die auf dem Wärmeübertragungsteil 11 angebracht werden können. Gemäß der Erfindung wird der Befestigungsvorgang durch Löten bzw. Hartlöten oder Schweißen ausgeführt, und zwar in einer speziell ausgestalteten Haltevorrichtung.

Wie in den Pig. 5 und 6 gezeigt ist, sind die LÖthalterungen 44 und 45 jeweils zur Herstellung der Gegenstände gemäß den Fig. 1 und 2 vorteilhaft.

Die in der Fig. 5 dargestellte Löthalterung umfaßt untere und obere Halterungsabschnitte, die normalerweise voneinander getrennt sind und vor der Ausführung des tatsächlichen Lötvorgangs aneinandergebracht werden. Der untere Halterungsabschnitt weist eine Reihe von trogartigen Stützen 46 auf, in denen jeweils eine sich nach oben öffnende bogenförmige Ausnehmung geformt ist, und zwar mit

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einem Radius, der dem Radius des Teils 11 entspricht. Die Teile 46 sind durch Stäbe 47 und 48 miteinander verbunden, welche eine feststehende, starre Beziehung zwischen den trogförmigen Gliedern schaffen und eine Basis der Haltevorrichtung bilden. Die trogförmigen Glieder 46 stützen zusammen eine Reaktionsplatte 49 ab, welche eine Krümmung aufweist, die in die trogförmigen Ausnehmungen paßt. Eine konkave Seite der Platte 49 ist aufwärts gerichtet und trägt im Bogen voneinander beabstandete Reihenvon aufrechtstehenden Laschen 51· Entsprechende Laschen von benachbarten Reihen sind miteinander ausgerichtet, so daß eine längslaufende Reihe von Querschlitzen entsteht, von denen Jeder eine Breite hat, welche die Einfügung einer Rippe 14 ermöglicht. Der Abstand von benachbarten Laschen ist derart gewählt, daß eine darin aufgenommene Rippe in aufrechter Stellung derart gehalten ist, daß ihre äußere oder konvexe Umfangskante an der Reaktionsplatte 49 sitzt. Die Höhe der Rippen 14 ist so gewählt, daß die Rippen nach oben aus den aufnehmenden Schlitzen herausragen. Das vorgeformte Teil 11 wird dann in die untere Haltevorrichtung in einer bezüglich der in Fig. 1 gezeigten umgedrehten Stellung eingeführt. Dabei zeigt die konvexe Oberfläche nach unten und ruht auf den aufwärts ragenden inneren Umfangskanten der Rippen 14.

Wenn die Rippen 14 und das Teil 11 in der unteren Haltevorrichtung zusammengefügt worden sind, wie es in der Fig. gezeigt ist, wird der obere Abschnitt der Haltevorrichtung in einer allgemein schließenden Beziehung zum unteren Abschnitt der Haltevorrichtung angebracht. Der obere Halteabschnitt weist eine Platte 52 auf, die so dimensioniert ist, daß sie an den oberen Kanten der Trogglieder 46 anstößt, wenn sie über diesen angeordnet wird. Von dieser Platte 52 hängt ein segmentzylindrischer Abschnitt 53 her-

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unter, der entsprechend der vorgeformten Gestalt des Teils 11 geformt ist, so daß der zylindrische Abschnitt wirksam innerhalb des Teils 11 angeordnet werden kann und das Teil an seiner konkaven Seite gleichförmig berührt. Die nach oben hinausragenden Abmessungen der Rippen 14 sind derart gewählt, daß die Platte 52 bezüglich der Trogglieder 4-6 angehoben bleibt, wenn der zylindrische Abschnitt 53 des oberen Halterungsabschnitts in dem Teil 11 ruht; unter diesen Umständen nehmen die Teile im wesentlichen die Stellung ein, wie sie in der Fig. 7 dargestellt ist. Der obere Abschnitt der Haltevorrichtung ist aus verhältnismäßig schweren Materialien hergestellt und sein gesamtes Gewicht wird dazu genutzt, das Teil 11 in einen engen, intimen Kontakt mit den inneren Umfangskanten der Rippen 14-zu bringen, wobei auf die äußeren Umfangskanten der Rippen durch die Reaktionsplatte 4-9 eine Reaktionskraft ausgeübt wird. Die Platte 52 weist eine ebene, tischähnliche obere Oberfläche auf, so daß Gewichte darauf angeordnet werden können, wenn es notwendig oder wünschenswert scheint.

Wenn die Teile zusammengebaut und in der Löt-Haltevorrichtung, im wesentlichen wie in der Fig. 7 dargestellt, gehalten sind, wird ein Lötvorgang ausgeführt, bei dem die Rippen 14· metallurgisch entlang ihrer konkaven inneren Kanten mit dem krummlinigen Äußeren des Teils 11 verbunden werden. Gemäß einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird ein Teil 11 verwendet, welches aus "Lötblech" gefertigt ist, d. h. aus einem Blech, welches mit einer Lotlegierung beschichtet ist« Die Beschichtung würde in diesem Fall an diejenige Oberfläche des Bleches aufgebracht werden, an der die Rippen befestigt werden sollen; bei dem dargestellten Beispiel ist dies die konvexe Teilfläche welche in der Löt-Haltevorrichtung im Druckeingriff mit den inneren Umfangskanten der Rippen steht. Eine Zuordnung zwischen dem Teil 11 und einer anstoßenden Rippe ist in einer teilweise

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schematischen Darstellung in der Fig. 8 gezeigt, wobei ein Teil 11 als mit einer Beschichtung 54 versehen dargestellt ist, und die Beschichtung aus einer Lötlegierung auf einer Oberfläche besteht, an der eine Rippe 14 anliegt. Es wird eine Lotlegierung 54 gewählt, die eine Schmelztemperatur aufweist, welche etwas geringer ist als die Schmelztemperatur des Teils 11 oder der Rippe 14. Wenn daher bei zusammengesetzten und in der in Fig. 7 gezeigten Weise gehaltenen Teilen die Temperaturen in der Umgebung der Haltevorrichtung auf einen Wert angehoben werden, der nicht nennenswert höher ist als der Schmelzpunkt der Lotlegierung, dann wird die Legierung fließen und durch Kapillarwirkung zwischen die eng aneinandergepaßten Oberflächen der Verbindungsfuge eindringen, die durch das Anstoßen der unteren Rippenkante an der Befestigungsoberfläche des Teils 11 gebildet ist. Wenn die Teile abgekühlt werden, findet man sauber gelötete Verbindungen entlang der unteren Umfangskanten aller Rippen. Somit können in einem einzigen Lötvorgang die vielen Rippen sicher an dem Teil 11 befestigt werden, so daß sie starr aufrecht davon wegstehen, und zwar durch Mittel, die einen freien Fluß von thermischer Energie zwischen der Rippe und seinem Basis- oder Befestigungsteil förderlich sind. In der Fig. 9 ist eine befestigte Rippe nach dem Löten dargestellt. Für eine vereinfachte und ökonomische Temperaturkontrolle, kann der Lötvorgang dadurch herbeigeführt werden, daß der gesamte, in Fig. 7 gezeigte Aufbau in einen Ofen eingebracht wird, wobei der Ofen wie erforderlich betrieben wird, um die geeigneten Temperaturwerte zu erzielen.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 6 weist der untere Abschnitt der Haltevorrichtung Trogglieder 54 auf, die den Troggliedern 46 ähnlich sind und ähnlich durch Basisstäbe 55 miteinander verbunden sind. Da jedoch hierbei die Rippen sich in einer Richtung quer zur Richtung der Krümmung des Teils

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16 erstrecken sollen, weisen die Trogglieder 54- Justiereinkerbungen oder Ausnehmungen 56'auf· Jedes Trogglied weist eine bogenförmige Reihe von Ausnehmungen 56 auf und in jeder Ausnehmung ist ein Paar von Stäben 57 und 58 angeordnet. Die Stäbe 57 und 58 sind für entsprechende zueinander ausgerichtete Ausnehmungen gemeinsam vorgesehen und überbrücken die mehreren Trogglieder 5^· Zwischen jedes Paar von Stäben 57 und 58 ist eine Rippe 18 eingesetzt und dadurch in einer aufrechten Stellung gehalten, wobei sie auf dem Boden einer jeweiligen Ausnehmung 56 aufliegt. Das Teil 16 wird in einer Stellung in den unteren Abschnitt der Haltevorrichtung eingesetzt, die bezüglich der in Fig. 2 gezeigten umgedreht ist, und zwar in der gleichen Weise wie das Teil 11 in den unteren Abschnitt der Haltevorrichtung der Fig. 5 eingeführt wird. Dort ruht es auf den aufrechtstehenden Kanten der Rippen 18. Nach der Einführung des Teils 16 wird der obere Abschnitt der Haltevorrichtung angebracht, der mehr oder weniger gleich dem in der Fig. 5 gezeigten ist. Dies führt zu dem gleichen Ergebnis, wie es vorstehend beschrieben wurde, da das Teil 16 in engen innigen Kontakt mit den freiliegenden inneren Kanten der Rippen 18 gedrängt wird, wobei die Bodenwände der Ausnehmungen 56 auf die äußeren Rippenkanten eine Reaktionskraft ausüben. Daraufhin kann ein Lötvorgang, ähnlich dem vorstehend beschriebenen, ausgeführt werden," wodurch die zusammengesetzten Teile miteinander verbunden werden, während sie unter Druck im Eingriff mit der Haltevorrichtung gehalten sind. Die Stäbe 57 und 58 dienen als Abstandsglieder beim Halten der Rippen 18 in aufrechter Stellung innerhalb der Ausnehmungen 56 und vereinfachen das Herausnehmen der Teile aus der Haltevorrichtung nach dem Löten.

Die Walzenvorrichtung gemäß Fig. 3 zeigt ein Gerät, das entweder zur Herstellung gerader Rippen verwendet werden kann,

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wie sie für die Ausführung gemäß Fig. 2 erforderlich sind, oder zur Herstellung von gebogenen Rippen, wie sie für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 gebraucht werden. Andererseits können die Rippen mit einer gebogenen Gestalt geformt werden, beispielsweise in der in Fig. 10 schematisch dargestellten Art. Dabei ist eine Form 59 vorgesehen, deren obere Oberfläche 61 eine Krümmung aufweist, die der konvexen Krümmung eines Teils 11, an dem die Rippen angebracht werden sollen, angepaßt ist. Nachdem eine Rippe durch die Walzenvorrichtung gemäß Fig. 3 oder ähnliches hindurchgeführt worden ist, wird sie mit ihrer Kante auf die Form 59 aufgesetzt. Danach wird auf die Rippe eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt, so daß ihre untere Kante sich der Oberfläche 61 nähert und diese berührt. Der angelegte Deformationsdruck wird innerhalb der Wellungen 15 aufgenommen, die sich an ihren oberen Enden ausweiten und an ihren unteren Enden relativ zusammendrücken, so daß sich im Ergebnis eine ungefähr kegelstumpfförmige Ausbildung ergibt, wie sie in der Fig. 11 gezeigt ist. Die Wellungen 15 haben somit eine Doppelfunktion gemäß der Erfindung. Sie erzeugen eine Turbulenz in der Fluidströmung, wie vorstehend erläutert, und schaffen zusätzlich ein mit Ausnehmungen und Einkerbungen versehenes Material innerhalb der Rippe, wodurch Teile der Rippe wirksam gestreckt und zusammengedrückt v/erden können, um die Biegung ihrer oberen und unteren Kanten, wie vorstehend beschrieben, zu ermöglichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von rippenähnlichem Material mit vergrößerter Oberfläche und zur Befestigung dieses Materials auf einer Wärmeübertragungsfläche oder ähnlichem, so daß das Material im wesentlichen senkrecht davon wegragt, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein ebener Streifen eines Materials vorgesehen wird, der eine gebogene Gestalt einnehmen und beibehalten kann, daß zuerst dieser Streifen derart deformiert wird, daß ihm eine gewellte Gestalt verliehen wird, wobei die Wellen in einer allgemein senkrechten Richtung zur Seitenkante des Streifens ausgerichtet sind, daß dann der Streifen auf eine Befestigungsober— fläche für die Wärmeübertragung oder ähnliches derart aufgebracht wird, daß seine Seitenkante auf der Be-

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ORIGINAL INSPEGTED

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festigungsoberflache aufsitzt, daß der Streifen in dieser Stellung gehalten wird, in welcher er auf einer Kante auf der Befestigungsfläche steht, wobei die Wellen im wesentlichen vertikal von der Befestigungsoberfläche wegragen, daß dann Druck auf eine entgegengesetzte Seitenkante des Streifens ausgeübt wird, um dessen erste Seitenkante in engen, innigen Kontakt mit der Befestigungsoberfläche zu bringen, und daß abschließend der Streifen entlang der ersten Seitenkante metallurgisch mit der Befestigungsoberfläche verbunden wird, während der Streifen weiterhin unter Druck gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von unzusammenhängenden Streifen deformiert und an der Befestigungsoberfläche derart angebracht werden, daß sie im wesentlichen parallel zueinander im Abstand angeordnet sind, daß die Streifen gemeinsam zur Verbindung gehalten und unter Druck gesetzt sind, und daß alle der Streifen in einem einzigen Verbindungsvorgang mit der Befestigungsoberfläche verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsfläche zur Wärmeübertragung oder ähnlichem ein Zylindersegment ist, und daß der auf der Befestigungsfläche mit einer seiner Kanten angebrachte Streifen in einer Richtung quer zur Richtung der Krümmung der Befestigungsfläche ausgerichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsfläche zur Wärmeübertragung oder ähnlichem ein Zylindersegment ist, daß der mit einer seiner Kanten darauf angebrachte Streifen in einer Richtung parallel zur Richtung der Krümmung

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der Befestigungsoberfläche ausgerichtet wird, daß beim Deformieren des Streifens eine Biegung des Streifens derart erfolgt, daß er eine Krümmung um eine senkrecht zur Ebene des Streifens verlaufende Achse ani, wobei eine der Seitenkanten des Streifens eine innere Umfaiigskaiite des geformten Streifens bildet, und daß die beaim Biegen des Streifens ausgeübten Spannungen in den Wellen des Streifens aufgenommen werden.

5. Ve'rfahreii nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ ¥ i c h η et, daß das Biegen des Streifens in einelfi von dem Vorgang der Wellenbildung getrennten Bearbeitungsschritt erfolgt·

6. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch g e k e η η -

ζ ei eh net , daß das Biegen des Streifens in einem Bearbeitungsschritt erfolgt, der mit dem Vorgang verknüpft ist und einen Teil davon bildet, bei dem die Wellen in dem Streifen geformt werden.

7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ "e ichnet , daß die Befestigungsoberfläche zur Wärmeübertragung oder ähnlichem krummlinig ist und die eine Kante des Streifens entsprechend der Krümmung der Oberfläche bogenförmig gestaltet ist, um darauf in angepaßter Beziehung aufzusitzen, daß die bogenförmige Gestaltung der einen Kante durch Biegen des Streifens um eine zu seiner Ebene senkrechte Achse herbeigeführt wird, und daß die beim Biegen auf den Streifen ausgeübten Spannungen in den Wellen des Streifens aufgenommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch g e k e η η ζ β ic h n e t, daß die Deformierung des Streifens zur Erzeugung der Wellen in dem Streifen ein Verfahrens-

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schritt ist, bei dem aneinander angepaßte Walzen verwendet werden, zwischen denen der Streifen in seiner Längsrichtung hindurchgeführt wird, und daß eine der Walzen in Kipprichtung bezüglich der anderen einstellbar ist, um eine Biegung des Streifens um eine zu seiner Ebene senkrechte Achse zu erzielen, wobei dieser Vorgang mit dem Verfahrensschritt, bei dem die Wellen geformt werden verknüpft ist und einen Teil desselben bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß mehrere geformte Streifen parallel und im Abstand zueinander auf die Befestigungsoberfläche aufgebracht werden, daß zum Halten ein unterer Halterungsabschnitt mit sich nach oben öffnenden mehreren gekrümmten Schlitzen, die parallel im Abstand zueinander angeordnet sind, verwendet wird, daß o'eder Schlitz einen geformten Streifen aufnimmt, bei dem die bogenförmig gestaltete Kante nach oben aus dem aufnehmenden Schlitz herausragt und die gegenüberliegende Kante des Streifens mit dem Boden des Schlitzes in Eingriff steht, daß das mit der krummlinigen Oberfläche versehene Teil in der Halterung aufgenommen wird, wobei die krummlinige Oberfläche des Teils auf den einen Kanten der Streifen aufliegt und daß Druck auf die entgegengesetzte Seitenkante des Streifens unter Verwendung eines oberen Halterungsabschnitts ausgeübt wird, der durch das Teil hindurch einen dynamischen Druck auf alle der ersten Seitenkanten der Streifen gleichzeitig ausübt, wobei ein Reaktionsdruck an den Bodenflächen der Schlitze den angelegten Druck gleichzeitig auf die entgegengesetzten Seitenkanten der Streifen ausübt.

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IO. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen und das Teil aus lötbaren Metallen gefertigt sind, daß die krummlinige

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Oberfläche des Teils mit einer Lotlegierung beschichtet ist, daß die metallurgische Verbindung des Streifens mit dem Teil durchgeführt wird, während das Teil im Druckeingriff mit den Streifen in den Halterungsabschnitten steht, indem der Aufbau auf eine Temperatur aufgeheizt wird, welche die Schmelztemperatur der Lotlegierung erreicht, die jedoch geringer ist als die Schmelztemperatur der Basismetalle, und daß man den Aufbau von dieser Temperatur abkühlen läßt.

11. Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestelltes Wärmeübertragungsteil, dadurch gekennzeichnet , daß eine Wärmeübertragungsoberfläche vorgesehen ist, die in wenigstens einem Sinn gekrümmt ist, daß eine Vielzahl· von unzusammenhängenden Rippen, die aus einem streifenförmigen deformierbaren Material gefertigt sind, auf einer Kante auf dieser Oberfläche stehen, so daß sie hiervon nach außen wegragen, daß jede dieser Rippen dadurch deformiert ist, daß sie um eine zur Rippenebene senkrechte Achse gebogen ist, um einer ihrer Seitenkanten eine konkave Gestalt zu verleihen, die es ihr ermöglicht eng und in gleichmäßiger Berührung auf einer konvexen Oberfläche aufzusitzen, daß die Rippen zueinander im wesentlichen parallel und im Abstand ausgerichtet sind, daß Mittel vorgesehen sind, welche die Rippen entlang ihren berührenden Seitenkanten mit der Oberfläche verbinden, und daß jede der Rippen mit Wellen versehen ist, die mit den Wellen an benachbarten Rippen derart zusammenwirken, daß in einem über die Oberfläche strömenden Fluid Turbulenz erzeugt wird und die Spannungen beim Biegen der Rippen in den Wellen aufgenommen werden.

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