DE2952941C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Waermetauschern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von WaermetauschernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern aus abwechselnd hintereinander
gereihten Rohren mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt einerseits und dazwischenliegenden oberflächenvergrößernden
Elementen in Form von dünnwandigen Faltstreifen aus Metall andererseits, die jeweils durch Hitzeeinwirkung und Gegeneinanderdrücken
miteinander verbunden sind, wobei als Ausgangsmaterial Rohre und oberflächenvergrößernde
Elemente vorgegebener Länge benutzt werden und die Rohre und die oberflächenvergrößernden Elemente mit
gegeneinanderliegenden Breitseiten entlang einer Arbeitsstrecke gemeinsam unter Verwendung einer in
Förderrichtung wirksamen Antriebseinrichtung durch eine Heizstufe und eine Kühlstufe gefördert werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung von Wärmetauschern für Kühl- und Heizzwecke.
Bei der Herstellung von Wärmetauschern, beispielsweise für Autokühler, ist es bekannt, von Hand
abwechselnd flachgedrückte Rohre und oberflächenvergrößernde Elemente in Form von dünnwandigen
Faltstreifen aus Metall in Rahmen od. dgl. anzuordnen, wobei entweder die Rohre oder die oberflächenvergrößernden
Elemente vorher mit Lötmittel bzw. mit Lot versehen worden sind. Nachdem alle weiteren für
derartige Wärmetauscher benötigten Konstruktionselemente ebenfalls in den Rahmen gegeben worden sind,
wird der in dem Rahmen befindliche Stapel von Konstruktionselementen in geeigneter Weise zusam-
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mengedrückt, so daß zwischen den Einzelelementen die notwendige Kontaktanlage erreicht wird.
Danach wird der in dieser Weise zusammengefaßte Stapel von Konstruktionselementen erhitzt, um das
Lötmittel bzw. Lot zu schmelzen; darauf wird der Stapel abgekühlt, so daß die Scheitel- bzw. Kammlinien der
dünnwandigen Faltstreifen an den Rohren festgeschweißt bzw. festgelötet werden und eine innige
wärmeleitende metallische Verbindung hergestellt wird. Um eine optimale Ausnutzung des bei der Herstellung
derartiger Wärmetauscher verwandten Materials zu erreichen, und zwar sowohl hinsichtlich der
Wärmeleitfähigkeit als auch hinsichtlich einer erwünschten Gewichtsreduzierung des Wärmetauschers
auf eine geringstmögliche Größe, ist unter anderem vorgeschlagen worden, für die oberflächenvergrößernden
Elemente Kupferstreifen zu verwenden, die auf eine sehr geringe Dicke ausgewalzt worden sind.
Bei der Verarbeitung derartiger aus immer dünneren Kupferstreifen bestehenden oberflächenvergrößernden
Elemente von Hand hat es sich jedoch gezeigt, daß derartige dünne Elemente außerordentlich leicht verformt
werden können, was zur Folge hat, daß zwischen den oberflächenvergrößernden Elemente und den
Rohrelementen nur unvollständige Lot- bzw. Schweißverbindungen zu erhalten sind.
Um diesen Nachteil auszuschalten, hat man oberflächenvergrößernde
Elemente in Form von im wesentlichen ziehharmonikaartig gefalteten Kupferstreifen
hergestellt, die mit einem flachen Zwischenstreifen aus Metall verlötet bzw. verschweißt werden, um eine
größere Steifigkeit und eine geringere Bruchanfälligkeit zu erhalten.
Diese Maßnahmen haben sich jedoch als nicht geeignet für die Beseitigung des anstehenden Problems
herausgestellt, und zwar zumindest soweit es die Verarbeitung dieser Elemente von Hand betrifft.
Ausgehend davon besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, die Handarbeit bei der
Herstellung derartiger Wärmetauscher möglichst auszuschalten und die Herstellung der in Frage stehenden
Wärmetauscher zu automatisieren, um die Beschädigungsrisiken auszuschalten, die aus der Handarbeit
resultieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander
verbundenen Rohre und oberflächenvergrößernden Elemente aus der Kühlstufe mittels einer als eine Einheit
relativ zur Arbeitsstrecke hin- und herbeweglichen zweiten Antriebseinrichtung entnommen bzw. entladen
werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschern ist dadurch gekennzeichnet, daß
sie zur Aufnahme von abwechselnd aufeinanderfolgenden Rohren mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt
einerseits und oberflächenvergrößernden Elementen in Form von dünnwandigen Faltstreifen aus
Metall andererseits eine Förder- bzw. Arbeitsstrecke aufweist, der eine erste Antriebseinrichtung zum
Vorwärtsbewegen der Rohre und oberflächenvergrößernden Elemente in Längsrichtung der Arbeitsstrecke wobei die Rohre und oberflächenvergrößernden
Elemente gegeneinandergedrückt werden, durch eine Heizstufe, in der die Rohre und die oberflächenvergrößernden
Elemente gruppenweise miteinander verschweißt bzw. verlötet werden, und anschließend durch
eine Kühlstufe zugeordnet ist, in der die Heißlötstellen bzw. Heißverschweißungsstellen abkühlen können.
dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrecke in Förderrichtung hinter der Kühlstufe eine zweite
Antriebseinrichtung zum Entladen der miteinander verschweißten bzw. verlöteten Rohre und oberflächenvergrößernden
Elemente aus der Kühlstufe zugeordnet ist, und daß diese zweite Antriebseinrichtung relativ zur
Arbeitsstrecke hin- und herbeweglich ist.
Die Erfindung wird im folgenden mehr ins Detail gehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
ίο Ausführungsbeispieles näher beschrieben, wobei gleichzeitig
auch weitere Merkmale der Erfindung behandelt werden. Es zeigt
F i g. 1 eine Stirnansicht von lose zusammengefügten
Rohren und oberflächenvergrößernden Elementen in Form von dünnwandigen Faltstreifen aus Metall, die bei
der dargestellten Ausführungsform aus zwei metallenen Faltstreifen und einem flachen Zwischenstreifen aus
Metall bestehen;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht entsprechend F i g. 1 nach dem Verlöten bzw. Verschweißen der Einzelelemente;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht entsprechend F i g. 1 nach dem Verlöten bzw. Verschweißen der Einzelelemente;
Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Vertikalprojektion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar kombiniert mit einer Beschickungseinrichtung für die Rohre
und oberflächenvergrößernden Mittel und mit einer angetriebenen Säge zum Abschneiden von Gruppen
einer bestimmten Anzahl von verschweißten bzw. verlöteten Rohren und oberflächenvergrößernden Mitteln,
und
Fig.4 eine schematische Seitenansicht einer abgewandelten
Ausführungsform einer Einzelheit der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung zum individuellen
Verlagern bzw. Bewegen einer Antriebseinrichtung zum
r, Entladen eines fertigen Wärmetauscheraggregates nach dem Verschweißen bzw. Verlöten.
In den Fig. 1 und 2 sind mehrere dünnwandige Metallrohre 10, beispielsweise aus Messing, dargestellt,
die im wesentlichen zu einem ovalförmigen Querschnitt zusammengedrückt sind und gekrümmte Längskanten
aufweisen. Zwischen den Metallrohren 10 befinden sich oberflächenvergrößernde Elemente 11, die jeweils zwei
durch einen flachen Metallstreifen 14 voneinander getrennte, dünnwandige, ziehharmonikaartig gefaltete
Faltstreifen 12,13 aus Metall umfassen.
Die Metallrohre 10 liegen sich anfänglich mit geringfügig konvex gekrümmten Seitenflächen 15
gegenüber, die unter dem Einfluß einer Druckkraft federnd abgeflacht werden, so daß die Scheitellinien der
to Faltstreifen 12, 13 beim Verlöten bzw. Verschweißen
der Metallrohre 10 mit den oberflächenvergrößernden Elementen 11 in innigen Kontakt mit der gesamten
Fläche der Seitenflächen 15 kommen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Lot- bzw. Schweißverbindung
zwischen den Metallrohren und den oberflächenvergrößernden Elementen erhalten, so daß bei der
praktischen Benutzung des Wärmetauschers ohne Gefahr eines Bruches der Schweiß- bzw. Lötverbindungen
eine gleichförmige Wärmeübertragung zwischen den Metallrohren und den oberflächenvergrößernden
Elementen 11 stattfinden kann.
Zum Zusammenschweißen bzw. Zusammenlöten des Wärmetauschers können entweder die Metallrohre 10
auf der Außenseite mit einer Lötmittelschicht versehen
d5 werden, oder das Lötmittel bzw. Lot kann nur auf die
Scheitellinien bzw. Kammlinien der oberflächenvergrößernden Elemente 11 bzw. Faltstreifen 12, 13
aufgetragen werden. Die miteinander verbundenen bzw.
vereinigten Metallrohre und oberflächenvergrößernden Elemente bilden zusammen eine Einheit, wobei eine
genaue Teilung bzw. ein gleichmäßiger Abstand zwischen den Mittelachsen der Metallrohre wesentlich
ist, da bei der Herstellung der Wärmetauscher ein sicheres und zuverlässiges, leichtes Anschließen der
stirnseitigen Metallrohröffnungen an andere Bauelemente gewährleistet sein muß, die mit öffnungen zur
Aufnahme der stirnseitigen Enden der Metallrohre 10 versehen sind. Die Zusammendriickkraft während des
Verschweißens bzw. Verlötens muß genau gesteuert bzw. überwacht werden, so daß einerseits ein guter
Kontakt bzw. eine gute Anlage zwischen den Metallrohren und den oberflächenvergrößernden Elementen
gewährleistet ist, während andererseits keine unbeabsichtigten bleibenden Deformationen zwischen den
Wärmetauscherelementen entstehen sollen. Dabei muß auf die Dimensionsveränderungen Rücksicht genommen
werden, die infolge der erhöhten Temperatur während des Verschweiß- bzw. Lötvorganges entstehen.
Fig.3 zeigt teilweise im Schnitt eine schematische
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung von Wärmetauschern bzw. Wärmetauscherelementen. Die Metallrohre 10 und die oberflächenvergrößernden
Elemente 11 werden entlang einer Arbeitsstrecke 16 vorwärts bewegt. Für die Förderung bzw. das
Vorwärtsbewegen der Metallrohre und der oberflächenvergrößernden Elemente in Richtung des Pfeiles A
ist als Antriebseinrichtung ein Bandförderer 17 vorgesehen, der zwei in Richtung des Pfeiles B angetriebene
Endlosbänder aufweist, die zur Mitnahme der dicht aneinander anliegenden Metallrohre 10 und oberflächenvergrößernden
Elemente 11 gegen die Metallrohre 10 anliegen, um diese zusammen mit den oberflächenvergrößernden
Elementen 11 durch eine ein Heizelement 19 aufweisende Heizstufe 18 und anschließend
durch eine Kühlstufe 20 zu fördern, die mit einem Gebläse 21 oder einem sonstigen geeigneten Kühlelement
ausgerüstet ist. Bei dem Durchlauf durch die Heizstufe 18 wird das Lötmittel zuerst auf Löttemperatur
erhitzt, und beim Durchlaufen durch die Kühlstufe 20 werden die Metallrohre 10 und oberflächenvergrößernden
Elemente U wieder abgekühlt, um auf diese Weise bei starkem Gegeneinanderpressen der Metallrohre
und der oberflächenvergrößernden Elemente eine Lötverbindung zu erhalten. Die zusammengelöteten
Elemente werden kontinuierlich, bezogen auf die Darstellung von F i g. 3, rechts aus der Kühlstufe 20
herausgefördert, und zwar mittels einer zweiten Antriebs- bzw. Abzugseinrichtung 22, welche Endlosförderbänder
umfaßt, die in Richtung der Pfeile B angetrieben werden und die mit den oberflächenvergrößernden
Elementen zusammengelöteten Metallrohre, wiederum bezogen auf die Darstellung von F i g. 3,
nach rechts hin abziehen. Abschließend wird jeweils eine bestimmte Anzahl von Metallrohren mit den
dazwischen festgelöteten oberflächenvergrößernden Elementen mit einer von einem Motor 24 angetriebenen
Kreissäge 23 abgeschnitten.
Für das ordnungsgemäße Verlöten ist es wesentlich, daß der von dem Bandförderer 17 ausgehenden
Vorschubkraft eine genau definierte Gegen- bzw. Rückstaukraft entgegengerichtet ist, die von der ι
Abzugseinrichtung 22 erzeugt werden muß, um den Vorschub der Metallrohre und oberflächenvergrößernden
Elemente 11 durch die Kühlstufe und die Heizstufe zu hemmen. Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung,
daß eine Gegenkraft erzeugt wird, die weder durch das Antriebsmoment des Bandförderers 17 noch durch
Materialbewegungen bzw. Materialverschiebungen be-■-, einflußt wird, die ihre Ursache im Ausdehnungskoeffizienten
innerhalb des Systems haben. Eine ständig gleichbleibende wirksame Gegenkraft kann erfindungsgemäß
erzeugt werden, wenn die Abzugseinrichtung 22, so wie es in F i g. 3 schematisch dargestellt ist, auf einen
in Schlitten oder Wagen 25 angeordnet ist, der im Anschluß an die Arbeitsstrecke 16 in beiden Richtungen
frei beweglich ist. Diese konstant wirkende Gegenkraft wird von einer mit Druckmittel beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit
26 aufgebracht, die stationär angeordnet ist und deren Kolbenstange 27 im Punkt 28 am
Wagen 25 angreift.
Die wesentliche Aufgabe der Kolben-Zylinder-Einheit bzw. des Druckzylinders 26 besteht darin, eine
konstante Gegenkraft zu erzeugen, die auf die hintereinander aufgereihten Metallrohre 10 und oberflächenvergrößernden
Elemente 11 im Bereich der Arbeitsstrecke 16 wirkt. Die Vorschubgeschwindigkeiten
des Bandförderers 17 und der Abzugseinrichtung 22 sind individuell derart aufeinander abgestimmt, daß der
Wagen 25 sich innerhalb des Aktionsbereiches der mit Druckmittel beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit 26
befindet. Die Vorschubgeschwindigkeit kann entweder von Hand oder mittels sonstiger bekannter Steuereinrichtungen
reguliert werden.
jo Zur Erzeugung einer konstanten Gegenkraft, die im
Bereich der Arbeitsstrecke 16 auf die hintereinandergereihten Metallrohre und oberflächenvergrößernden
Elemente einwirkt, sind verschiedene Modifikationen möglich.
Eine abgewandelte Ausführungsform ist beispielsweise in F i g. 4 dargestellt, wobei für den Vorschub durch
bzw. auf der Arbeitsstrecke 16 die gleichen Antriebselemente benutzt werden wie bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 3. An Stelle einer Kolben-Zylinder-Einheit 26 mit Kolbenstange 27 wird ein frei herabhängendes
Gewicht 29 verwendet, das an dem einen Ende eines Seiles 30 befestigt ist, dessen anderes Ende 31 am
Wagen 25 befestigt ist. Das Seil 30, 31 läuft über eine Rolle 33, die drehbar auf einer stationären Achse 32
gelagert ist. Mit dem an dem Wagen 25 angreifenden Gewicht 29 kann in einfacher und zuverlässiger Weise
der Vorschub durch bzw. auf der Arbeitsstrecke 16 gesteuert werden, wobei ständig die erforderliche
Gegenkraft, d. h. eine Kraft, die entgegengesetzt zur Förderrichtung innerhalb der Arbeitsstrecke 16 gerichtet
ist, auf die aneinandergereihten Metallrohre und oberflächenvergrößernden Elemente 11 einwirkt, wodurch
auf die Metallrohre 10 und die Elemente 11 die erforderliche Zusammendrückkraft ausgeübt wird, welehe
den engen Kontakt zwischen den Metallrohren 10 und den Elementen 11 und damit das zuverlässige
Zusammenlöten gewährleistet, und zwar trotz der durch Wärmeausdehnung bedingten Bewegungen der Metallrohre
10 und der Elemente 11 und der Vorschubbewe-M) gungen dieser Teile entlang der Arbeitsstrecke 16.
Statt für das Herstellen der Wärmetauscherelemente jeweils die erforderliche Anzahl von Metallrohren 10
von dem hergestellten Endlosstrang abzuschneiden, besteht gemäß einer abgewandelten Ausführungsform
■ο der Erfindung auch die Möglichkeit, zwischen jeweils
definierte Gruppen von Metallrohren 10 und oberflächenvergrößernden Elementen 11 Zwischenstücke aus
einem Material dazwischenzulegen, die beim Vorschub
durch die Heizstufe ein Zusammenlöten verhindern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann alternativ auch unter Anwendung bekannter Verfahrensweisen
mit Metallrohren und oberflächenvergrößernden Elementen beschickt werden. So kann beispielsweise eine
in Fig. 3 links dargestellte Förderrinne 34 benutzt werden, um Metallrohre 10 automatisch in vorgegebenen
Abständen in Richtung des Pfeiles Cin Richtung auf
die Arbeitsstrecke 16 zu fördern, während eine Rutsche 35 dazu dient, oberflächenvergrößernde Elemente 11 so
in Richtung des Pfeiles D in zeitlich getrennten Abständen zuzuführen, daß die Metallrohre 10 und die
oberflächenvergrößernden Elemente 11 abwechselnd hintereinandergereiht werden und dann in der bereits
oben beschriebenen Weise von dem Bandförderer 17 ergriffen und der Arbeitsstrecke 16 zugeführt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
230 261/553
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Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern aus abwechselnd hintereinander gereihten
Rohren mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt einerseits und dazwischenliegenden oberflächenvergrößernden
Elementen in Form von dünnwandigen Faltstreifen aus Metall andererseits, die jeweils durch Hitzeeinwirkung und Gegeneinanderdrücken
miteinander verbunden sind, wobei als Ausgangsmaterial Rohre und oberflächenvergrößernde
Elemente vorgegebener Länge benutzt werden und die Rohre und die oberflächenvergrößernden
Elemente mit gegeneinanderliegenden Breitseiten entlang einer Arbeitsstrecke gemeinsam
unter Verwendung einer in Förderrichtung wirksamen Antriebseinrichtung durch eine Heizstufe und
eine Kühlstufe gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen
Rohre (10) und oberflächenvergrößernden Elemente (12,13) aus der Kühlstufe (20) mittels einer
als eine Einheit relativ zur Arbeitsstrecke (16) hin-und herbeweglichen zweiten Antriebseinrichtung
(22) entnommen bzw. entladen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung einer
konstanten entgegengesetzt zur Förderrichtung wirkenden Gegenkraft unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbewegung der
zweiten Antriebseinrichtung (22) automatisch relativ zur Antriebsbewegung der ersten Antriebseinrichtung
(17) in Abhängigkeit von der örtlichen Lage der zweiten Antriebseinrichtung (22) in bezug auf die
Arbeitsstrecke (16) gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils
definierte Gruppen von Rohren und oberflächenvergrößernden Elementen Zwischenstücke aus einem
Material dazwischengelegt werden, die beim Vorschub durch die Heizstufe ein Zusammenlöten
verhindern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen einer vorgegebenen
Anzahl von Rohren (10) und oberflächenvergrößernden Elementen (12, 13) nach dem Verschweißen bzw. Verlöten mechanisch, beispielsweise
mittels einer Säge (23,24), abgetrennt werden.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschern für die Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Aufnahme von abwechselnd aufeinanderfolgenden
Rohren (10) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt einerseits und oberflächenvergrößerndem
Elementen (12,13) in Form von dünnwandigen Faltstreifen aus Metall andererseits eine Förderbzw.
Arbeitsstrecke (16) aufweist, der eine erste Antriebseinrichtung (17) zum Vorwärtsbewegen der
Rohre und oberflächenvergrößernden Elemente in Längsrichtung der Arbeitsstrecke (16), wobei die
Rohre und oberflächenvergrößernden Elemente gegeneinandergedrückt werden, durch eine Heizstufe
(18), in der die Rohre und die oberflächenvergrößernden Elemente gruppenweise miteinander
verschweißt bzw. verlötet werden, und anschließend durch eine Kühlstufe (20) zugeordnet ist, in der die
Heißlötstellen bzw. Heißverschweißungsstellen abkühlen können, dadurch gekennzeichnet, daß der
Arbeitsstrecke (16) in Förderrichtung hinter der Kühlstufe (20) eine zweite Antriebseinrichtung (22)
zum Entladen der miteinander verschweißten bzw. verlöteten Rohre (10) und oberflächenvergrößernden
Elemente (12, 13) aus der Kühlstufe zugeordnet ist, und daß diese zweite Antriebseinrichtung relativ
zur Arbeitsstrecke hin- und herbeweglich ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung (22)
eine relativ zur Arbeitsstrecke (16) hin- und herbewegliche Einheit bildet und kontinuierlich
einer konstanten Kraft ausgesetzt ist, die entgegengesetzt zur Förderrichtung wirksam ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbewegung der zweiten
Antriebseinrichtung (22) automatisch relativ zur Antriebsbewegung der ersten Antriebseinrichtung
(17) steuerbar ist, und zwar in Abhängigkeit zur örtlichen Lage der zweiten Antriebseinrichtung (22)
relativ zur Arbeitsstrecke (16).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf die individuell bewegliche zweite
Antriebseinrichtung eine stationäre, mit Druckmittel beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit (26) einwirkt,
die die konstante Gegendruckkraft aufbringt und aufrechterhält.
10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Aufbringen und Aufrechterhalten der konstanten Gegenkraft ein frei aufgehängtes
Gewicht (29) vorgesehen ist, daß mittels eines über eine Rolle (33) laufenden Seiles (30) an der
individuell beweglichen zweiten Antriebseinrichtung angreift.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT * |
Also Published As
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