DE3003137A1

DE3003137A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen einer oeffnung in einer metallischen verbundtafel

Info

Publication number: DE3003137A1
Application number: DE19803003137
Authority: DE
Inventors: Kenneth Belangee; Charles A Kleine
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1980-08-07
Also published as: GB2039807A; ES488361A1; FR2447238A1; IT1164792B; BR7908383A; IT7951196A0; ES488360A1; NO793971L; AU5371779A; SE7909964L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruch 6. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf ein verbessertes Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschtafeln aus Verbundblechen, bei denen innerhalb des Flachmaterials verlaufende röhrenförmige Kanäle vorhanden sind. Solche Tafeln werden insbesondere in Solarenergiekollektoren und ähnlichen Vorrichtungen verwendet.

Wärmetauschtafeln mit innerhalb ihres Flachmaterials verlaufenden röhrenförmigen Kanälen werden bereits seit vielen Jahren nach dem in der US-Patentschrift Nr. 2 690 002 beschriebenen ROLL-BQND-Verfahren (eingetragenes Warenzeichen) im großtechnischen Rahmen hergestellt. Diese Tafeln haben als Wärmetauscher in Kühlschränken bereits weite Verwendung gefunden. In neuerer Zeit haben sie, wie aus den US-Patentschriften 4 021 901, 4 066 121 und 4 093 024 hervorgeht, als Absorbertafeln auf dem Gebiet der Nutzung von Solarenergie Verwendung gefunden.

Wenngleich das genannte ROLL-BOND-Verfahren sich für diese Art der Anwendung als äußerst effektiv erwiesen hat, so ergeben sich bei diesem Verfahren doch einige Schwierigkeiten. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, daß man die endgültige Gestalt und Lage des Musters des schweißhindernden Materials, welches sich zwischen den Verbundflächen befindet, nach deren Miteinanderverbinden nicht genau beeinflussen bzw. kontrollieren kann. Dies führt zu der Notwendigkeit, sowohl an den Längs- als auch an den Querseiten der Tafel

030032/0764

große Bereiche auszusparen, welche frei sind von röhrenförmigen Ausbildungen, wodurch sich die Effizienz dieser Platten wesentlich verringern und die Kosten dieser Platten wesentlich ansteigen können.

Wenngleich das ROLL-BOND-Verfahren nach der US-Patentschrift 2 690 002 weltweite kommerzielle Anwendung gefunden hat, so sind auch andere Verfahren zur Herstellung von Verbundtafeln mit röhrenförmigen Kanälen in deren Flachmaterial bekannt. Nach einem dieser Verfahren werden die Verbundbleche zunächst nur durch eine sogenannte "Rohbindung" miteinander verbunden, ohne daß zwischen diesen ein schweißhinderndes Muster ausgebildet wird, und das röhrenförmige Muster wird durch Aufblähen in einer Form, deren Vertiefung bzw. Vertiefungen das röhrenförmige Muster vorgeben, erzeugt. Beispiele hierfür gehen aus den US-Patentschriften 3 271 846, 3 346 936, 3 435 und 3 465 56 8 sowie aus der australischen Patentschrift Nr. 212 814 hervor.

In dem vorstehend genannten australischen Patent wird ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern beschrieben, nach welchem Bleche mit sauberen Flachseiten zur

Erzeugung einer Bindung, welche durch Druck von innen aufgewer den brochen werden kann, miteinander vereinigt /(roll forged). Die miteinander verbundenen Bleche werden in eine Form mit einer oder mehreren Vertiefungen in dieser verbracht, welche der Gestalt und Konfiguration der in dem Wärmetauscher benötigten Kanäle entspricht bzw. entsprechen. Dann wird Druck aufgebracht, um die Kanäle oder Durchlässe entsprechend der Vertiefung bzw. den Vertiefungen der Form aufzublähen. Dieses offenbarte Verfahren kann ohne spezielle Wärmebehandlung zur Bindungsver-

030032/0764

Stärkung durchgeführt werden.

BAD ORIGINAL

Die US-Patentschrift 3 435 504 oder 3 346 936 beschreibt die Verwendung des Bindungsverfahrens unter Anwendung des in den US-Patentschriften 2 691 815 und 2 75 3 623 beschriebenen Kaltwalzens. Ein weiteres Bindungsverfahren, in welchem die einzelnen Bleche durch Kaltwalzen fest miteinander verbunden werden, ist in der US-Patentschrift Nr. 3 397 045 beschrieben.

Die vorstehend beschriebenen Muster aus innerhalb des Flachmaterials der Wärmetauschtafeln verlaufenden Kanälen werden durch Aufblähen gebildet. Zum Aufblähen der Tafel ist es erforderlich, in eine ihrer Kanten eine Aufblähnadel einzuführen. Wie aus den US-Patentschriften 2 835 025, 2 938 413 und 3 037 277 hervorgeht, ist es bekannt, die Tafelkante zur Verdeutlichung des schweißhindernden Musters an der Bindungslinie schräg abzuschneiden. Dann wird zur weiteren Kenntlichmachung der Bindungslinie die untere Lippe der Tafel von der oberen weggebogen. Nunmehr wird zur Bildung einer Öffnung, in welche die Aufblähnadel eingeführt werden kann, zwischen die Bleche ein Lochdorn eingeführt.

Aus der US-Patentschrift Nr. 3 037 277 ist es bekannt, zum

Öffnen des Durchlasses einen schwingenden Lochdorn oder Meißel zu verwenden. Aus der US-Patentschrift 3 045 618 ist eine Kombination aus einem

in Schwingungen versetzbaren Lochdorn und

einem Aufblähwerkzeug beschrieben. Auch die US-Patentschriften 3 004 327, 3 377 683 sowie 3 408 723 zeigen Werkzeugeinrichtungen, wie sie zur Ausbildung einer öffnung von einer Kante der Tafel ausgehend zur Anwendung kommen können.

030032/0764 BAD ORfQlNAL

Die vorstehend beschriebenen Wege zur mechanischen Ausbildung der Öffnung eignen sich bei Anwendung des EOLL-BOND-Verfahrens, welches sich eines schweißhindernden Materials bedient, recht gut. Das schweißhindernde Material weist im allgemeinen eine sehr unterschiedliche Farbe von der des Metalls der zu bearbeitenden Tafel auf, so daß die Bindungslinie, an der der Meißel zum öffnen des Kanals anzusetzen bzw. einzuführen ist, deutlich erkennbar wird.

Der Verlauf der Bindungslinie kann noch weiter verdeutlicht werden, indem man die Kante der Tafel, wie in den US-Patentschriften 2 835 025, 2 938 413 und 3 037 277 beschrieben, an einer Kante abschrägt.

Bei Verwendung des Verfahrens, welches sich zur Herstellung der metallenen Verbundtafeln der sogenannten"Rohbindung" bedient, hat es sich herausgestellt, daß es sehr schwierig ist, die Bindungslinie zwischen den jeweiligen Blechen der Tafel im Hinblick auf die Einführung des Meißels oder Lochdorns zu erkennen. Der Grund ist der, daß kein schweißhinderndes Muster vorliegt, um, wie in dem ROLL-BOND-Verfahren, die Bindungslinie zu verdeutlichen. Die Bindungslinie muß jedoch verdeutlicht werden, um den Meißel zur Ausbildung der Aufblähöffnung an der Tafelkante am richtigen Ort ansetzen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stelle der Tafelkante, an der die Öffnung angebracht werden soll, zu verdeutlichen, insbesondere bei Bindungsarten, bei denen die Bindungslinie schlecht sichtbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen 1 und 6; weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den restlichen Ansprüchen.

030032/0764

Die Erfindung soll ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Tafeln, -insbesondere Wärmetauschtafeln verfügbar machen, welche sich insbesondere für die Nutzung von Solarenergie eignen. Dabei kann man folgendermaßen vorgehen: Bleche mit gereinigter bzw. gesäuberter Oberfläche werden zur Herstellung einer Verbundtafel mit einer "Rohbindung", welche bei entsprechenden Aufblähdrücken aufgebrochen werden kann, durch Kaltwalzen mit einem gewünschten Verformungsgrad miteinander verbunden. Von einer Kante der Tafel ausgehend wird dann eine Aufblähöffnung oder andere Art von Öffnung zwischen den einzelnen Blechen gebildet. Um die Bindungslinie zwischen den einzelnen Blechen der Tafel an der Stelle entlang der Tafelkante zu verdeutlichen, an der die Öffnung erstellt werden soll, wird die Kante erfindungsgemäß zunächst mit einem Hammer bearbeitet, um die einzelnen Verbundbleche der Tafel an dieser Kante aufzustauchen und voneinander zu trennen. Dann wird ein Meißel an der Trennstelle angesetzt und zur Ausbildung der Aufblähöffnung nach innen in die Tafel hineingehämmert oder hineinvibriert. Der AufblähVorgang erfolgt,während die Verbundtafel in eine Form mit einer oder mehreren Vertiefungen eingespannt ist, welche die gewünschte Röhren-Konfiguration aufweist bzw. aufweisen. Vorzugsweise erfolgt das Hämmern der Tafelkante zur Verdeutlichung der Bindungslinie mit Hilfe einer unebenen bzw. abgerundeten Schlagfläche . des dabei verwendeten Hammers.

Alternativ erfolgt der Hämmervorgang erfindungsgemäß unter Anwendung einer zusätzlichen Kipp- bzw. Schwenkbewegung. Dadurch wird bewirkt, daß die einzelnen Bleche quasi zurückgerollt werden, um auf diese Weise sich in einen Abstand voneinander aufweitende Lippen zu bilden, so daß ein Meißel oder Lochdorn an der Bindungslinie der Tafel ohne Schwierigkeiten eingeführt werden kann.

030032/0764

Die Erfindung stellt ein neuartiges zylindrisch ausgebildetes Hämmerwerkzeug zur Verfügung, dessen gekrümmte Oberfläche während des Hämmervorgangs gegen die Tafelkante gestoßen wird, wobei die Zylinderachse im allgemeinen senkrecht zu den Tafelebenen steht. Durch diese Art Werkzeug ist die gleichzeitige Hämmer- und Schwenkbewegung ermöglicht. Weiter stehen erfindungsgemäß eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung, welche es ermöglichen, eine Tafel automatisch, wie vorstehend beschrieben, einzuspannen bzw. einzuklemmen und mit einem Hammer zu beaufschlagen.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschertafeln zu schaffen, bei denen innerhalb des Flachmaterials verlaufende röhrenartige Kanäle vorhanden sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein wie vorstehend beschriebenes verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung verfügbar zu machen, bei welchen eine Kante einer metallenen Rohbindungs-Verbundtafel zur Verdeutlichung der Bindungslinie gehämmert wird, wahlweise unter zusätzlicher gleichzeitiger Schwenkbewegung. Die Verbundtafel muß nicht im wesentlichen flach sein, sondern kann eine insgesamt räumlichgebogene Gestalt haben.

030032/0764

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wäraiefcauschtafel nach der Erfindung;

Fig. 2 eine räumliche Darstellung eines zur Herstellung einer Verbundtafel nach der Erfindung verwendeten Bleches;

Fig. 3 eine räumliche Darstellung übereinanderliegend aneinander befestigter Bleche vor dem gegenseitigen Verbinden;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Verbinden der Bleche nach Fig. 5;

Fig. 5 eine räumliche Teildarstellung einer Tafel sowie einer Hammereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 6 einen Teilschnitt längs A-A in Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Teildarstellung einer Hämmereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 8 eine räumliche Teildarstellung einer erfindungsgemässen Tafel nach dem Hämmern, um die Kanten der Bleche zurückzubie gen.;

Fig. 9 einen Teilschnitt durch die Tafel nach Fig. 8 längs B-B;

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 11 eine räumliche Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

030032/0764

Fig. 12 eine räumliche Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Tafel mit einer öffnung an einer ihrer Kanten;

Fig. 13 eine räumliche Darstellung eines Meißels oder Lochdorns zur Ausbildung der Öffnung in der Tafel in Fig. 12;

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer mit einer Form arbeitenden Aufbläheinrichtung nach der Erfindung und

Fig. 15 einen Teilschnitt durch die mit einer Form arbeitenden Aufbläheinrichtung nach Fig. 14 längs C-C.

Fig. 1 zeigt nun im einzelnen als Beispiel eine schematische Darstellung einer Wärmetauschtafel 10, wie sie zur Nutzung von Solarenergieanwendungen nützlich einsetzbar ist. Beispielsweise eignet sich die Tafel 10 als Absorberplatte in einem Solarenergiekollektor, Die in Fig. 1 gezeigte Tafel hat eine plankenartige bzw. längliche Form von etwa 30,48 cm Breite und 182,88 bis 304,80 cm Länge. Absorbertafeln 10 unterschiedlicher Größe sind bekannt. Die Tafel 10 selbst hat eine Konfiguration, bei der innerhalb des Flachmaterials verlaufende röhrenförmige Kanäle vorhanden sind. Dies wird im folgenden kurz "Kanal-in-Flachmaterial"-Konfiguration bzw. -Typ (tube in sheet configuration) genannt. Die erfindungsgemäße Tafel wird aus Verbundblechen hergestellt, welche überall außer an denjenigen Stellen miteinander verbunden bleiben, an denen in dem Verbundmaterial Durchlässe 11 oder Kanäle expandiert worden sind. Man hat zur Herstellung von Wärmetauschtafeln, bei denen innerhalb des Flachmaterials verlaufende röhrenförmige Kanäle vorhanden sind, eine Reihe von Techniken eingesetzt, wie in der Beschreibungseinleitung erwähnt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß Fig. 1,

0 300 32/076 4

bei welchem innerhalb des Flachmaterials verlaufende röhrenförmige Kanäle vorhanden sind, dadurch, daß man zunächst die Verbundbleche durch eine "Rohbindung" verbindet und diese dann unter Verwendung einer Form aufbläht.

Im einzelnen ist die in Fig. 1 gezeigte Tafel 10 so aufgebaut, daß sie eine Einlaßöffnung 12 und eine Auslaßöffnung 13 aufweist, welche mit dreieckigen Verteilbereichen in Verbindung stehen, wobei die Basis der jeweils gleichschenkligen Dreiecke parallel zur Querseite der Tafel liegt und die gegenüberliegende Spitze zum Inneren der Tafel weist. Die Verteilbereiche 14 weisen eine Vielzahl von Verbindungsinsein 15 auf, welche den Wärmetausch-Fluidstrom blockieren und umleiten und damit für eine gleichmäßige Verteilung der Strömung über die gesamte Breite der Tafel 10 sorgen. Die dreieckigen Verteilbereiche 14 sind miteinander durch eine Vielzahl parallel verlaufender röhrenartiger Durchlässe 16 verbunden.

Erfindungsgemäß können die metallenen Verbundtafeln auch aus Metallstreifen 20 gemäß Fig. 2 mit den Abmessungen der Tafel hergestellt werden. Es werden dabei zwei solcher Streifen 20 20', von denen zumindest eine Oberfläche gebürstet oder auf andere Weise entsprechend gereinigt worden ist, so übereinander gelegt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, daß diese gereinigten Flächen miteinander in Berührung stehen. Sie werden dann auf herkömmliche Weise an den Ecken aneinander befestigt, beispielsweise durch Nieten 21 . Die aneinander befestigten Bleche werden dann, wie aus Fig. 4 ersichtlich, zur Herstellung der gewünschten' Rohbindung durch den Walzspalt eines Kaltwalzwerks 22 geführt. Das

03Q032/0764

Kaltwalzwerk 22 weist Walzen 23 und 2 4 auf, welche die übereinanderliegenden Bleche zur Herstellung einer sogenannten Rohbindung mäßiger Bindungsstärke in der metallenen Verbundtafel 25 auf die gewünschte Dicke zusammenwalzen. Unmittelbar neben dem Walzwerk bzw. in kurzem Abstand zu diesem bewegungsrichtungsabwärts befindet sich vorzugsweise eine Kühlmittelaufbringstation 26, in welcher auf die metallene Verbundtafel 25 im verbundenen Zustand von oben ein Kühlmittel aufgebracht wird, um deren Temperatur auf eine Temperatur zu senken, bei der eine wesentliche Bindungsverstärkung nicht auftritt. Erforderlichenfalls kann auch unter der Tafel 25 eine Hi lfsküh lud. tte lauf brings tation 27 vorgesehen sein, um das Kühlmittel auch auf die Unterseite der Tafel aufzubringen. Alternativ kann auch anstelle der Station 26 die Kühlmittelaufbringstation 27 allein Verwendung finden.

Der vorstehend beschriebene Kaltwalζvorgang erfolgt im allgemeinen bei verhältnismäßig hoher Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Walzen. Die metallenen Verbundtafeln können aus einem Bund eines aufgehaspelten Streifens durch kontinuierliches Miteinanderverbinden gebildet und dann in Tafeln der gewünschten Länge zugeschnitten werden.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufblähen röhrenartiger Durchlässe in die wie vorstehend beschrieben hergestellten metallenen Verbundtafeln sind bekannt. In dem bekannten Verfahren wird die Aufblähöffnung in der metallenen Verbuhdtafel nach solchen herkömmlichen Techniken, wie sie

030032/0764

in der Beschreibungseinleitung beschrieben sind, hergestellt. Wenngleich die Anwendung dieser Techniken durchaus möglich ist, so haben sich in der Praxis doch Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Bindungslinie an der Tafelkante zwischen den Blechen ergeben, aus welchen sich die Verbundtafel zusammensetzt, um den Meißel zur Ausbildung der Aufblähöffnung an der richtigen Stelle ansetzen zu können, ist es erforderlich, die Bindungslinie zu identifizieren.

In der Praxis ist es bei Tafeln aus Blechen von etwa gleicher Farbe schwierig, diese Bindungslinie tatsächlich zu erkennen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß, wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich, dadurch gelöst, daß man die Kante 25 der Tafel 25 an einer Stelle 30, an der die Aufblähöffnung gebildet werden soll, aufstaucht.. Zum Aufstauchvorgang gehört das Hämmern der Kante 29 der Tafel, um diese zu verformen und zu bewirken, daß die Bindung zwischen den Blechen 20 und 20' an der Kante, an der gehämmert wird, bricht. Dies resultiert in einem rißartigen Trennungsbereich 30 zwischen den Blechen 20 und 20" an der Kante 29, wodurch die Bindungslinie bzw. Bindungsfläche verdeutlicht bzw. deutlicher erkennbar bzw. eindringbar gemacht wird. Nabh der Verdeutlichung der Bindungslinie 30 ist es möglich, mit Hilfe eines herkömmlichen Meißels oder Lochdorns eine Aufblähöffnung oder andere Art von öffnung auszubilden.

Der Hämmervorgang kann von Hand unter Verwendung eines herkömmlichen Hammers 35 erfolgen. Vorzugsweise wird ein Hammer mit kugelig abgerundeter Schlagfläche, wie dargestellt, verwendet.

030032/0764

Dabei wird die Verwendung der kugelig abgerundeten oder einer gekrümmten Oberfläche 36 des Hammers vorgezogen. Wenngleich auch eine kugelig abgerundete Hammerschlagfläche 36 bevorzugt wird, so kann jede gewünschte Hammerform verwendet werden, um das gewünschte Aufstauchen der Tafelkante 29 und ein voneinander Ablösen der einzelnen Tafelbleche zur Verdeutlichung bzw.Erkennbarmachung der Bindungslinie 30 zu bewirken.

Gemäß Fig. 7, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, erfolgt der Hämmervorgang mit einem speziell hierfür ausgelegten Werkzeug 40. Dieses Werkzeug weist einen zylindrischen Hammerkopf 41 auf, welcher auf einem Werkzeugschaft 42 sitzt, welcher wiederum, wie in Fig. 10 dargestellt, in einen geeigneten Vibrator 43 eingeführt bzw. eingesetzt werden kann. Die zylindrische Achse des Haromerkopfes 41 verläuft senkrecht zum Schaft 42. Der Vibrator 43 kann entweder pneumatisch oder elektrisch betätigt werden und vermittelt dem Kopf 41 eine Hin- und Herbewegung in Längsrichtung des Schafts gemäß Pfeil 44 _r um einen Hämmervorgang in Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Ausführungsform zu bewirken.

Nach dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Hammerkopf 41 jedoch nicht nur vor und zurück bewegt, sondern er bzw. genauer gesagt der Schaft 42 wird auch, wie gestrichelt und durch den Efeil 45 angedeutet, in einer schaukelartigen Bewegung wechselseitig aus der Tafelebene herausgeschwenkt.

Wie aus den Figuren 8 und 9 hervorgeht, stellt diese Vor- und Zurückbewegung, verbunden mit dem schwenkartigen bzw. schaukel-

030032/0764

300313?

artigen Hämmern nach der Erfindung, eine erhebliche Verbesserung bei der Verdeutlichung der Bindungslinie 30 dar. Wird der Weg gemäß Fig. 5 gewählt, so entsteht zwischen den Blechen 20 und 20' in dem gehämmerten Bereich ein Riß 30, welcher die aus den Figuren 5 und 6 ersichtliche Bindungslinie verdeutlicht. Die tatsächliche Trennung zwischen den Blechen 20 und 20' ist jedoch verhältnismäßig gering, so daß es unter Umständen schwierig ist, zwischen die Bleche den Meißel einzuführen. Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 7-9 werden..jedoch die Kanten der Bleche 20 und 20' in einander entgegengesetzten Richtungen quasi auseinander gerollt, wodurch quasi zurückgerollte Lippen 50 und 51 sowie eine hinreichend weite Trennung zwischen den Blechen an der Bindungslinie 30' entstehen. Dadurch wird es verhältnismäßig einfach, einen Meißel oder Lochdorn zur Ausbildung der gewünschten Öffnung an der Bindungslinie 30' der Tafelkante 29 anzusetzen.

Die Verwendung einer Vorrichtung ist bevorzugt, die die vorgenannten Arbeiten automatisch oder halbautomatisch durchführt. Zu diesem Zweck wird die Tafel 25 an eine Hämmerstation 60 herangeführt, wo sie zwischen einem hydraulisch betätigten Stempel 61 und einem ortsfesten Amboß 62 eingespannt wird. Der bewegliche Klemmstempel 61 wird zum Zwecke einer automatischen und zeitlich richtigen Betätigung zum gewünschten Zeitpunkt mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders 63 betätigt. Das unter Bezugnahme auf Fig. 7 vorstehend beschriebene Hämmerwerkzeug 40 ist

030032/0764

3QQ3137

von dem Vibrator 43 getragen, welcher ähnlich konzipiert sein kann, wie der in dem vorstehend genannten US-Patent 3 037 2 Der Vibrator 43 mit dem Hämmerwerkzeug 40 ist schwenkbar in einem U-förmigen Rahmen 70 gelagert. Der U-förmige Rahmen 70 ist an einem beweglichen Schlitten 71 befestigt, welcher in einer Vertiefung 72 eines Hauptrahmenteils 73 gleitet, welches auch den Amboß 62 trägt.

Der Vibrator 43 kann, um den gewünschten Ausschlag der schaukelartigen Bewegung zu erzeugen, an jeder gewünschten Stelle über seine gesamte Länge um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert sein. Nach der dargestellten Ausführungsform ist der Vibrator 43 in der Nähe seines vorderen Endes schwenkbar gelagert. Ein Nockenfolgeteil 74 ist an der Gesamt-Werkzeugeinrichtung bzw. dem Vibrator 43 nahe deren bzw. dessen hinteren Ende befestigt. Das Nockenfolgeteil 74 gleitet von oben auf

einem ovalförraigen Nocken 75, welcher auf einer Welle sitzt. Die Welle 76 ist drehbar in einem U-förmigen Rahmen 77 gelagert, welcher an dem Schlitten 71 befestigt ist. Die Welle 76 trägt darüber hinaus eine Riemenscheibe 78, um den Nocken 75 anzutreiben. Ein Motor 79 ist an dem beweglichen Schlitten 71 befestigt. Eine Riemenscheibe 81, welche auf der Welle des Motors 79 sitzt, treibt die Riemenscheibe 78 durch einen Riemen 80 an. Ein zweiter hydraulischer Zylinder 82 bringt den Schlitten 71 und das Hämmerwerkzeug 40 über eine

25 Stange 83 mit der Kante 29 der Tafel/in und außer Berührung.

Die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung 60 kann sowohl den

030032/076A

ο U U J ι j / - 20 -

Hämmer- als auch den Meißelvorgang zur Ausbildung der gewünschten Öffnung 90 vornehmen. Dies geschieht dadurch, daß man zunächst das Hämmerwerkzeug 40 in den Vibrator 43 einsetzt und den Hämmervorgang durchführt und dann das Werkzeug gegen einen Meißel 91, wie in Fig. 13 dargestellt, austauscht und zur Ausbildung der gewünschten Öffnung 90 gemäß Fig. 12 den Meißelvorgang durchführt.

Gemäß den Figuren 11 und 12 wird die Tafel 25 nun von der Kante 29 ausgehend nach innen an einander gegenüberliegenden Seiten in bezug auf die gewünschte öffnung 90 eingespannt. Die senkrecht zur Tafelkante 29 eingespannte Länge der Tafel 25 wird durch die Länge der zu bildenden Öffnung 90 bestimmt. Die Tafel 25 wird auf beiden Seiten der Öffnung 90 über eine Länge eingespannt, welche Vorzugspreise mindestens der Länge der zu bildenden Öffnung entspricht oder auch größer ist als diese. Dadurch soll das Aufbrechen der Bindungslinie zwischen den Blechen 20 und 20' kontrolliert und gleichzeitig verhindert werden, daß diese über einen größeren Bereich als gewünscht aufbricht.

Der bewegliche Klemmteil oder Stempel 61 und der Amboß 62 weisen beide am dem Hämmerwerkzeug 40 zugewandten Rand, beispielsweise kreisbogenförmige, Ausnehmungen 93 und 94 auf, wodurch die Tafel expandiert werden kann, sobald die öffnung 90 durch den Meißel 91 gebildet wird. In dem Klemmstempel 61 und dem Amboß 62 sind bogenförmige Aussparungen 95 und 96 vorgesehen, um dem Hämmerwerkzeug bei der Arbeit Bewegungsfreiheit einzuräumen.

Q30032/0764

Ist die Vorrichtung in Betrieb, so wird eine beschriebene Tafel-25 mittels einer herkömmlichen Fördereinrichtung, beispielsweise einer Tragwalze 97, von dem Kaltwalzwerk bzw. der Verbindungsstation 22 zu der Klemmstation 60 bewegt. Ist diese Tafel 25, wie aus Fig. 10 ersichtlich, in der Klemmstation 60 angeordnet, so wird der bewegliche Stempel 61 durch den Zylinder 6 3 betätigt, um die Tafel fest an den ortsfesten Amboß 6 2 anzudrücken. Das Hammerwerkzeug 40 ist, wie dargestellt, in den Vibrator eingesetzt.Daraufhin wird der Zylinder 82 betätigt, um den den Vibrator 43 tragenden Schlitten 71 derart zu bewegen, daß das Werkzeug 40 mit der Kante 29 der Tafel 25 während mindestens eines Teils seines Vibrationsausschlags in Einwirkung kommt. Dann werden der Vibrator 43 und der Motor gleichzeitig angeschaltet, um zu bewirken, daß das Hämmerwerkzeug 40 gegen die Kante 29 der Tafel 25 in Richtung des Pfeils 44 hämmert, während das Werkzeug 40 durch die Schwenkbewegung des Vibrators 43, welche durch die aus dem Nocken 75 und dem Nockenfolgeteil 74 bestehende Anordnung bewirkt wird, in Richtung des Pfeils 9 8 um die Lagerungsachse des Vibrators hin- und hergeschwenkt wird. Das Gewicht des Vibrators 43 reicht wohl aus, um ein ordnungsgemäßes Zusammenarbeiten von Nocken und Nockenfolgeteil zu gewährleisten. Es wird jedoch vorgezogen, eine Zugfeder 99 zwischen dem Vibrator 43 und dem Rahmen 77 anzubringen, um sicherzustellen, daß Nocken und Nockenfolgeteil tatsächlich miteinander im Eingriff stehen.

Der Arbeitsgang erfolgt sehr schnell und innerhalb weniger Sekunden. Der Schwenkbewegungsausschlag und die Vibrationsbewegung, von dem Vibrator auf das Hämmerwerkzeug 40 über-

030032/0764

tragen/ können im wesentlichen dem US-Patent 3 037 277 entsprechen. Vorzugsweise betätigt der Vibrator das Werkzeug mit etwa 1000 bis etwa 10000 Schlagen in der Minute. Die Motor-Nockenanordnung soll den Vibrator durch seinen bogenförmigen Ausschlag mit einer gewünschten Geschwindigkeit auf- und abbewegen, so daß die Kanten der Bleche zurückgerollt werden. Dabei ist eine Nockendrehzahl von etwa 20 min bis etwa 300 min brauchbar.

Ist der Hämmervorgang beendet, so wird der Zylinder 82 betätigt, um den Schlittten 71 und das Hämmerwerkzeug 40 außer Eingriff mit der Tafelkante 29 zurückzuziehen. Der Motor 79 wird in einer solchen Stellung angehalten, daß der Nocken 75 und das Nockenfolgeteil 74 den Vibrator 43 im wesentlichen horizontal halten, so daß die Achse des Werkzeugschaftes 42 parallel zur Tafelebene bzw. in der mittleren Tafelebene verläuft. Dann wird das Hämmerwerkzeug 40 herausgenommen und an seine Stelle, wie in Fig. 13 dargestellt, ein Meißel 91 eingesetzt. Auf Betätigen des Zylinders 82 wird der Meißel 91 in Eingriff mit der gehämmerten Stelle der Tafelkante 29 bewegt. Die scharfe Kante oder Spitze des Meißels läßt sich aufgrund des vergrößerten Abstandes zwischen den Blechen 20 und 2O¹ an der Bindungslinie infolge des erfindungsgemäßen Hämmervorgangs ohne weiteres an der richtigen Stelle ansetzen. Dann wird der Vibrator 43 betätigt, um den Meißel}91 zur Ausbildung der gewünschten Öffnung 90 zwischen die Bleche 20 und 2O¹ der Tafel 25 hineinzüfcäßunern. Dabei liefert der Zylinder 82 die erforderliche Bewegung, um den Meißel 91 in die Tafel 25 hineinzutreiben.

030032/0764

Auf diese Weise läßt sich eine halbautomatische oder automatische Bearbeitung an einer Tafel 25 vom Rohbindungstyp durchführen, welche kein schweißhinderndes Muster aufweist und deren Kanten auf herkömmliche Weise so geschnitten sind, daß sie zu den Tafelflachseiten senkrecht stehen. Die erfindungsgemäße Kombination des gleichzeitigen Schwenkens und Hämmerns stellt eine erhebliche Verbesserung bei der Verdeutlichung der Bindungslinie 3O¹ dar.und ermöglicht es, daß der Meißel 91 zur Bildung der gewünschten Öffnung 90 in der Tafel ohne Schwierigkeiten an der Bindungslinie angesetzt werden kann.

Vorzugsweise dient die erzeugte öffnung später als Aufblähöffnung.

In diesem Stadium wird die nach dem vorstehend beschriebenen

Verfahren hergestellte Tafel 25, wie aus

Fig. 14 und 15 ersichtlich, zwischen Formplatten 101 und 102 gelegt. Diese Formplatten 101 und 102 werden auf herkömmliche Weise beispielsweise zwischen Preßstücken 103 und 104 eingeklemmt,. un die Verbundtafel 25 zwischen diesen fest einzuspannen. Dabei weist mindestens eine dieser Formplatten eine das gewünschte Muster röhrenartiger Durchlässe 11 in der Wärmetauschtafel 10 definierende Vertiefung 105 auf. In der in den Figuren 14 und 15 gezeigten Ausführungsform weist nur eine der Formplatten 101 und 102 eine solche Vertiefung 105 auf, so daß die entstehenden röhrenartigen Durchlässe 11 auf der einen Seite flach ausgebildet sind. Während nach der gezeigten Ausführungsform nur die Form-

030032/0764 BAD ORIGINAL

platte 101 eine Vertiefung aufweist, kann erforderlichenfalls auch die gegenüberliegende Formplatte 102 eine der Vertiefung der Formplatte 101 entsprechende Vertiefung aufweisen, so daß die röhrenartigen Durchlässe 11 sich auf beiden Seiten der Tafel 25 ausdehnen.

Die röhrenartigen Durchlässe selbst werden in der Verbundtafel 25 durch die Anwendung von Fluiddruck gebildet. Dies geschieht dadurch, daß man in die Aufblähöffnung 90 an der Kante 29 der Tafel 25 eine Aufblähnadel 106 einführt, welche mit dem gewünschten Muster röhrenartiger Durchlässe in Verbindung steht. Dann wird Luft oder irgendein anderes geeignetes Fluid in die Verbundtafel geblasen,um die Rohbindung zwischen den Blechen 20 und 20' in dem Bereich der Formvertiefung 105 aufzubrechen, in dem die Bleche nicht

zusammengepreßt sind. Durch weitere Druckzufuhr werden die Bleche,der Formvertiefung 105 entsprechend, verformt, wodurch in der Verbundtafel 25 das gewünschte Muster an Durchlässen entsteht. Zu geeigneten Aufblähdrücken gehört ein Druckbereich von etwa 70,31 bis etwa 281,23 kp/cm². Die Aufblähung kann entweder pneumatisch oder hydraulisch erfolgen, wobei der pneumatischen Aufblähung der Vorzug gegeben wird.

Unter dem in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriff der "Rohbindung" ist eine mäßige Bindungsstärke zu verstehen, die bei normaler Handhabung nicht bricht, bei Aufblähdrücken innerhalb des vorstehend genannten Bereiches von etwa 70,31 bis etwa 281,23 kp/cm² jedoch sehr wohl bricht. Unter

030032/0764 BAD ORIQlNAt

Bindungsverstärkung ist in der vorliegenden Anmeldung eine Erhöhung der Bindungsstärke nach Beendigung des Bindungsvorgangs, zum Beispiel· durch Kaltwalzen, zu verstehen. Die Bindungsverstärkung ist ein kinetischer Prozess, abhängig von der Temperatur und der bei dieser Temperature rb räch ten Zeit, wobei die Temperatur ein weitaus wichtigerer Faktor ist als die Zeit.

Unter Bindungslinie ist im vorliegenden Zusammenhang die Bindungsfläche zwischen den einzelnen Blechen der Verbundtafel zu verstehen. Die Bindungslinie braucht nicht notwendigerweise linear bzw. eben zu verlaufen.

Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung sind auf eine Vielzahl von Metallen und Legierungen, einschließlich Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen wie vorstehend erwähnt, sowie auf Eisen und Eisenlegierungen und Legierungen anderer in der Technik verwendeter Metalle anwandbar. Besonders bevorzugte Metalle und Legierungen sind

J- Legierungen mit einem hohen Kupfergehalt wegen ihrer guten Leitfähigkeit sowie Kupfer-Nickel-Legierunaen wegen ihrer Korros ionsbes tändi gkei t.

Der Inhalt der in dieser Anmeldung erwähnten US-Patentschriften wird ausdrücklich durch Bezugnahme zum Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht.

030032/0764

Claims

ELISABETH JUNG dr. phil., dipl-chem. JÜRGEN SCHIRDEWAHN dr. rer. nat.. dipl.-° ψή GERHARD S C H M I TT- N I LS O N dr.-ing. GERHARD B. HAGEN dr. phil. PETER HIRSCH dipl-ing. PATENTANWÄLTE PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE COOC MÜNCHEN 40, P.O. BOX 40 ,4 68 CLEMENSSTRASSE 30 TELEFON: (089)34 50 TELEGRAMM/CABLE: INVENT MÖNCHEN TELEX: 5-29 686 u.Z.: Q 266 M (Dr.SchN/kö/ba) Olin Corporation New Haven, Connecticut, V.St.A. 29.Januar 1980 Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer Öffnung in einer metallischen Verbundtafel Beanspruchte Prioritäten: 29. Januar 1979 V.St.A. 29. Januar 1979 V.St.A. Anmelde-Nr. 7 556 Anmelde-Nr. 7 585 Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen einer öffnung in einer metallischen Verbundtafel, die mindestens zwei Bleche mit einer durch Aufblähen brechbaren Bindung zwischen sich aufweist, wobei sich die öffnung zwischen den Blechen und nach innen von der Tafelkante erstreckt und die metallische Verbundtafel zur Herstellung

030032/0764

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-809 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.G., MÖNCHEN, LEOPOLDSTRASSE 71, KONTO-NUMMER 60/35 794

eines Wärmetauschers mit einem gewünschten Muster von aufgeblähten, röhrenartigen Durchlässsen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet , daß zum Verdeutlichen der Bindungsflache(30, 30') zwischen den Blechen (20,2O¹) der metallischen Verbundtafel (10, 25) die Kante (29) der Tafel (10, 25) an der Stelle, an der die Öffnung (90) erzeugt werden soll, gehämmert wird; und daß bei Erzeugung der Öffnung (90) von der verdeutlichten Bindungsfläche (30, 30') an der Tafelkante (29) ausgegangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hämmerschritt an der genannten Stelle (30, 30') der Kante

(29) mit einer unebenen, vorzugsweise einer abgerundeten, Schlagfläche (36) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdeutlichung der Bindungsfläche (30, 30') ein Hämmerelement (40) in bezug auf die Tafelkante (29) vor- und zurückbewegt wird, während es gleichzeitig um die Kante

(29) geschwenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das HämmeaeLement (40) mit einem zylindrischen Teil, das eine mit der Kante (29) der Tafel (10, 25) in Kontakt bringbare zylindrische Hämmeroberfläche (41) sowie eine Zylinderachse aufweist, beim gleichzeitigen Schwenken des zylindrischen Teils so geschwenkt wird, daß die Zylinderachse um die Tafelebene bzw. relativ zu der Tafelebene schwenkt.

0 3 0032/0764

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß, um das Hämmerelement (40) in bezug auf die Tafelkante (29) hin- und herzubewegen, das Hämmerelement (40) in Schwingungen versetzt wird, und daß, um das Hämmerelement (40) zu schwenken, das Hämmerelement (40) hin- und hergeschwenkt wird, während es in Schwingungen versetzt wird.

6. Vorrichtung zum Erzeugen einer Öffnung in einer metallischen Verbundtafel, die mindestens zwei Bleche mit einer durch Aufblähen brechbaren Bindung zwischen sich aufweist, wobei sich die Öffnung zwischen den Blechen und nach innen von der Tafelkante erstreckt und die metallische Verbundtafel zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem gewünschten Muster von

aufgeblähten, röhrenartigen Durchlässen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet , daß zum Verdeutlichen der Bindungsfläche (30, 30') zwischen den Blechen (20, 20') der Tafel (10, 25) eine Hämmereinrichtung (40, 43) vorgesehen ist, mit der die Kante (29) der Tafel (10, 25) an der Stelle, an der die Öffnung (90) ausgebildet werden soll, hämmerbar ist, und daß zur Erzeugung der Öffnung (90) eine Einrichtung (91) vorgesehen ist, welche an der verdeutlichten Bindungsfläche (30, 30') an der Tafelkante (29) positionierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hämmereinrichtung (40, 43) so ausgebildet ist, daß das Metall der Tafel (10, 25) an der Stelle (30, 30') der Tafelkante (29) aufstauchbar ist, wobei die Bindungsfläche (30, 30') durch einen zwischen den Blechen entstehenden Riß ver-

030032/0764

- 4 deutlicht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Häitunereinrichtung (40,43) eine Einrichtung zum Bearbeiten der Kante (29) an der Stelle mit einer unebenen, vorzugsweise einer abgerundeten,Schlagfläche aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hämmereinrichtung (40, 43) ein Hämmerelement (40) und Mittel zum Vor- und Zurückbewegen des Hämmerelements (40) gegen die Tafelkante (29) sowie zum gleichzeitigen Schwenken des Hämmerelernents (40) um die Tafelkante

(29) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hämmerelement (40) mit einem zylindrischen Teil versehen ist, das eine mit der Tafelkante (29) in Kontakt bringbare zylindrische Hämmeroberfläche (41) und eine Zylinderachse definiert, und daß die Einrichtung zum gleichzeitigen Schwenken des zylindrischen Teils so ausgebildet ist, daß die Zylinderachse um die Tafelebene bzw. relativ zu der Tafelebene geschwenkt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vor- und Zurückbewegen des Hämmerelements (40) relativ zur Tafelkante (29) eine Schwingungseinrichtung (43) aufweist, und daß die Einrich-

030032/0764

tung zum Schwenken des Hämmerelements (40) eine Einrichtung (74, 75) zum Hin- und Herschwenken der Schwingungseinrichtung (43) aufweist.

030032/0764