DE3006850A1

DE3006850A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3006850A1
Application number: DE19803006850
Authority: DE
Inventors: Richard Walker Kritzer
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1980-02-23
Publication date: 1980-09-04
Also published as: CA1120464A; US4337826A; JPS55116097A; JPS63109882U

Description

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Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einem Wärmetauscher mit den im Oberbegriff des Anspruchs 12 angegebenen Merkmalen.

Wärmetauscher, welche aus Rohlingen gefertigt werden, die aus miteinander verbundenen! Blech bestehen, sind bekannt aus den US-PS 2.690.002, 3.078.543, 3.275.071 und 3.334.398.

Wärmeaustauscher, die aus Rohlingen gefertigt werden, die aus miteinander verbundenem Blech bestehen und mit Lamellen versehen werden, sind bekannt aus den US-PS 3.380.518, 3.463.904, 3.495.657 und 3.611.534.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Wirksamkeit solcher Wärmeaustauscher weiter zu verbessern und ihre Herstellung weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen sowie mit den in den Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Herstellungsverfahren. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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Hervorzuheben ist die Ausführungsform der Erfindung, bei der die Lamellen benachbarter Gruppen einander zugewandt sind und die seitlich von einem Arbeitsmedium (z.B. Luft) angeströmt werden, welches dab-ei zwischen den einzelnen Röhren und den auf ihnen angeordneten Gruppen von Lamellen hindurchsfcömt. Die Erfindung ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung eines solchen hochwirksamen Wärmetauschers durch Drehung der mit Lamellen versehenen Röhren um ihre Längsmittellinie.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

F i g . 1 zeigt die Draufsicht auf einen Rohling zur Herstellung eines ersten Wärmetauschers,

F i g . 2 zeigt vergrößert den Schnitt 2-2 gemäß Fig. I₁

F i g . 3 zeigt die Draufsicht auf den Rohling aus Fig. 1 nach dem Einbringen von Löchern bzw. Ausnehmungen,

F i g . 4 zeigt in vergrößertem Maßstab perspektivisch einen Teil des bearbeiteten Rohlings nach dem Hochstellen von Lamellen,

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F i g . 5 zeigt als Detail den Schnitt .5-5 gemäß Fig. 4,

F i g . 6 zeigt die Draufsicht auf den bearbeiteten Rohling gemäß Fig. 1, nach dem die Herstellungsschritte gemäß Fig. 4 und 5 abgeschlossen sind,

F i g . 7 zeigt den Schnitt 7-7 gemäß Fig. 6,

F i g . 8 zeigt den Schnitt aus Fig. 7 nach dem Aufweiten der Röhren,

F i g . 9 zeigt den Schnitt 9-9 aus Fig. 8,

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht wie in Fig. 6, jedoch nach dem Verdrehen der Lamellen,

F i g . 11 zeigt den Schnitt 11-11 gemäß Fig* 10,-----Fig. 12 zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 8 durch eine

andere Ausführungsform eines halbfertigen Wärmetauschers,

F i g . 13 zeigt einen Schnitt entsprechend Fig. 11 durch den Wärmetauscher aus Fig. 12,

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Fig. 14 zeigt die Draufsicht entsprechend Fig. 6 auf eine dritte Ausführungsform, und

Fig. 15 zeigt die Draufsicht entsprechend Fig. 14 auf eine vierte Ausführungsform eines Wärmetauschers.

Anhand der Fig. 1-11 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher-Elements 1 beschrieben, wobei die Fig. 10 und 11 das fertige Erzeugnis zeigen. Sowohl das fertige Wärmetauscher-Element 1 als auch das beschriebene Verfahren zu seiner Herstellung sind die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Das Herstellungsverfahren (Fig. 1 - 11) beginnt mit der Herstellung eines Rohlings 2 aus zwei Platten 3 und 4, welche aus für Wärmetauschern geeignetem Material bestehen, z.B. aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung. Die beiden Platten 3 und 4 werden mit ihren Flachseiten aufeinandergelegt und zu einem Schichtkörper verbunden, wobei zuvor eine Zwischenschicht 5 aus einem nicht mit den Platten 3, 4 verschweißenden Material in einem vorbestimmten Flächen-Muster zwischen den Platten 3 und 4 angeordnet wird. Das Verbinden der beiden Platten 3 und 4 miteinander kann auf mehrfache Weise geschehen. Ein geeignetes Verfahren ist in der US-PS 2 690 002 beschrieben. Vorzugsweise

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werden die Platten 3 und 4 zunächst gereinigt und gebürstet. Danach wird auf eine der beiden Oberflächen 6 und 7, an denen die Platten 3 und 4 zusammengefügt werden sollen, oder auf beide Oberflächen 6 und 7 das nicht mitfden Platten 3 und 4 verschweißende Material in dem vorgegebenen Flächenmuster aufgetragen. Danach werden die Platten 3 und 4 mit ihren Flächen 6 und 7 zusammengelegt und z.B. durch Warmwalzen oder durch Kaltwalzen miteinander verschweißt, wobei von der Verschweißung natürlich jene Bereiche ausgenommen sind, die durch die Zwischenschicht 5 abgedeckt sind.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Rohling 2 ist von rechtwinkliger Gestalt und besitzt zwei parallele Längsränder 8 und 9, die an den beiden Enden des Rohlings 2 durch zwei quer zu ihnen verlaufende Stirnränder 10 und 11 verbunden sind. In der bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Rohling in seinen beiden Außenseiten 12 und 13 eine Anzahl von längsverlaufenden, zu den Längsrändern 8, 9 und zueinander parallelen Rippen 14 und 15.

Wenn die Platten 3 und 4 durch einen der beiden erwähnten Walzprozesse miteinander verbunden werden, so führt dies gewöhnlich zu einer Erhöhung der Längenausdehnung auf ungefähr den doppelten Wert der Ausgangslänge. Die Rippen 14 und 15 können vor, während oder nach dem Walzvorgang gebildet werden, vorzugsweise jedoch während des Walzvorgangs.

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Bei dem dargestellten Rohling 2 sind die Rippen 14 und 15 symmärisch zur Verbindungsfläche 6 bzw. 7 der beiden Platten 3 und 4 angeordnet, d.h. im Bild der Fig. 2 liegt jeweils eine Rippe 15 in der Platte 4 genau unter einer Rippe 14 in der Platte 3. Außerdem sind die Rippen 14 auf der einen und die Rippen 15 auf der anderen Seite des Rohlings 2 jeweils zu drei Gruppen 16, 17 und 18 zusammengefaßt. In jeder dieser Gruppen sind benachbarte Rippenpaare voneinander durch längsverlaufende, vorzugsweise verhältnismäßig schmale Rillen oder Nuten 19 voneinander getrennt, wohingegen benachbarte Gruppen 16, 17 bzw. 18 von Rippen voneinander durch Rillen oder Nuten 20 getrennt sind, welche bevorzugt wesentlich breiter sind als die Nuten 19 zwischen den Rippen 14, 15 innerhalb eier Gruppe 16, 17 bzw. 18; der Zweck dieser Bemessung wird weiter unten noch erläutert. Aus einem ebenfalls noch zu erläuternden Grunde stehen in jeder der Gruppen 16, 17 bzw. 18 die beiden mittleren Rippen 14 bzw. 15 weniger weit vor als die beidseits angrenzenden je zwei übrigen Rippen 14 und 15.

Bei dem dargestellten Rohling 2 hat die Zwischenschicht 5 die Gestalt zweier geradliniger, zueinander paralleler Streifen und 22, welche sich in der Nähe der Stirnränder 10 und 11 von dem einen Längsrand 8 quer durch den Rohling 2 bis kurz vor dessen anderen Längsrand 9 erstrecken; ferner umfaßt die Zwischenschicht 5 drei geradlinige, untereinander uno'zu den Längsrändern 8 und 9 parallele Streifen 23, 24 und 25, welche die

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beiden quer verlaufenden Streifen 21 und 22 miteinander verbinden (Fig. 1). Die längsverlaufenden Streifen 23, 24 und 25 befinden sich jeweils unter dem mittleren, niedrigen Rippenpaar 14, 15 in jedem der drei Gruppen 16 bis 18 (vgl. Fig. 1 und 2), und zwar erstrecken sie sich vorzugsweise über die gesamte Breite eines jeden dieser niedrigen Rippenpaare.

Es liegt auf der Hand, daß bei diesem Aufbau die beiden Platten 3 und 4 auf ganzer Fläche - ausgenommen in den von den Streifen 21 bis 25 bedeckten Bereichen — miteinander verbunden werden.

Nach der so erfolgten Herstellung des Rohlings 2 werden in diesen seitlich nebeneinander vier Ausnehmungen bzw. Löcher 26 nahe dem einen Ende und vier weitere Ausnehmungen bzw. Löcher 27 nahe dem anderen Ende des Rohlings 2 eingearbeitet, und zwar werden die vier Löcher 26, 27 jeweils parallel zu dem einen Streifen 21 bzw« anderen Streifen 22 auf der dem Ende des Rohlings 2 abgewandten Seite der Streifen 21 bzw. 22 angeordnet (Fig. 3). Die Löcher bzw. Ausnehmungen 26 und 27 haben vorzugsweise rechteckige Geaalt, wobei die beiden äußeren Ausnehmungen 26, 27 einer jeden Viererreihe nicht geschlossen sind, sondern nach außen hin, d.h. durch die Längsränder 8 und 9 hindurch offen sind. Die beiden zwischen je zwei äußeren Ausnehmungen innen liegenden Löcher 26 bzw. 27 weisen zu diesen und untereinander einen Abstand auf. Die Ausnehmungen bzw. Löcher 26 und 27 können auf unterschiedliche Weise, z.B. durch Stanzen erzeugt werden.

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Gleichzeitig mit oder nach der Bildung der Ausnehmungen bzw. Löcher 26 und 27 werden in die Rillen oder Nuten 20 zwischen den Rippengruppen 16 bis 18 längliche Öffnungen oder Schlitze 28 und 29 eingeschnitten, die damit einerseits zwischen den Gruppen 16 und 17 und andererseits zwischen den Gruppen 17 und 18 verlaufen, und zwar über die volle Länge des Rohlings 2 zwischen den beiden querverlaufenden Reihen von Ausnehmungen bzw. Löchern 26 und 27 (Fig. 3). Infolge des so gewählten Aufbaus sind jene Bereiche 30, 31 und 32 des Rohlings 2, welche die zwischen Löchern 26 auf der einen Seite und den Löchern 27 auf der anderen Seite liegenden Teile der Rippengruppen 16, 17 bzw. 18 umfassen, durch die Schlitze 28 und 29 vollständig voneinander getrennt.

Anschließend werden auf den beiden Außenseiten 12 und 13 des Rohlings 2 Lamellen 33 und 34 gebildet, und zwar innerhalb der Bereiche 30 bis 32. Die Lamellen 33 und 34 können grundsätzlich mannigfach gestaltet sein. Vorzugsweise besitzen sie jedoch einen länglichen Fußabschnitt 35, der aus der Platte 3 bzw. 4 herauswächst und nach außen absteht, sowie auf dem Fußabschnitt 35 aufbauend und ebenfalls nach außen abstehend je zw.ei Dorne (Fig. 7).

Die Lamellen 33 und 34 können auf recht verschiedene Art und Weise erzeugt werden. Vorzugsweise wird dazu ein Verfahren an~ gewandt, welches in der US-PS 3 692 105 beschrieben ist. Dabei

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werden die einzelnen Lamellen 33 und 34 aus Paaren von benachbarten Rippen 14 bzw. von Rippen 15 sowie aus den unter diesen Paaren liegenden Bereichen der Platten 3 und 4 herausgeschnitten oder -gemeißelt.

Mit diesem Verfahren können die Lamellen 33 und 34 aufeinanderfolgend auf jeder der beiden Außenseiten 12 und 13 in den Bereichen 30 bis 32 gebildet werden, wie es etwas schematisch in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, und zwar beginnt man mit dem Bilden der Lamellen 33 und 34 an einem der Enden A des Rohlings 2 und schneidet die Lamellen aufeinanderfolgend aus, bis man in die Nähe des anderen Endes B des Rohlings 2 kommt (Fig. und 5).Zweckmäßig führt man ein geeignetes Schneidwerkzeug in Längsrichtung der Rippen 14 und 15 (im Sinne der Fig. 5 nach rechts) schräg in diese hinein und erzeugt durch den Schnitt zunächst die von der Oberseite der Rippen 14 und 15 bis zu deren Fuß 38 reichende Oberfläche 37 und dann bei weiterem Schneidvorgang in die Platten 3 und 4 hinein unterhalb der Rippen 14 und 15 die Oberflächen 39 (Fig. 5). Anschließend werden die Lamellen 33 und 34 umgebogen und vorzugsweise annShernd senkrecht zur Ebene der Platten 3 und 4 hochgestellt.

Vorzugsweise werden die Lamellen 33 und 34 so geschnitten und hochgestellt, daß jene, die in den Bereichen 30 und 32 stehen, in gemeinsamen Ebenen liegen, während die in dem Bereich 31

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stehenden Lamellen versetzt dazu angeordnet sind, und zwar in Ebenen liegen, die mitten zwischen den Reihen der in den äußeren Bereichen 30 und 32 stehenden Lamellen 14 und 15 liegen (vgl. Fig. 4 und 6).

Nach dem Bilden der Ausnehmungen bzw. Löcher 26 und 27 sowie der Schlitze 28 und 29, jedoch vor dem Schneiden der Lamellen 33 und 34 werden die Endabschnitte des Rohlings 2 dort, wo keine Lamellen mehr gebildet werden sollen, durch Schleifen oder dgl. sove.t in der Dicke reduziert und geglättet, bis die Rippen 14 und 15 vollständig abgetragen sind und der Rohling 2 in den Endabschnitten vollständig eben ist, wobei diese ebenen Oberflächen vorzugsweise auf demselben Niveau liegen wie der Ursprung der Lamellen 14 und 15 (also das innenliegende Ende ihrer Fußabschnitte 35).

Da in jeder der drei Rippengruppen 16 bis 18 die jeweils mittleren Rippen 14 und 15 niedriger sind als die angrenzenden äußeren Rippen 14 und 15, ragen auch die aus diesen mittleren Rippen ausgeschnittenen Lamellen 33 und 34 nicht soweit nach außen wie die anderen Lamellen, weil sie kürzer sind (vgl. Fig. 7).

Nach dem Ausschneiden und Hochstellen der Lamellen 33 und 34 wird der soweit bearbeitete Rohling 2 aufgeweitet, indem man z.B. an den Enden 40 und 41 der Zwischenschicht 5 einen hydraulischen

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Druck aufbringt, der sich im Bereich der Zwischenschicht 5 zwischen die Platten 3 und 4 fortsetzen kann. Ein geeignetes Verfahren dazu ist in der US-PS 2 690 002 beschrieben. Während der Druckbeaufschlagung werden die Bereiche 30 bis 32 vorzugsweise zwischen zwei Druckplatten einer geeigneten Presse oder dgl. angeordnet, um die Ausdehnung im Bereich der Streifen 23 bis 25 auf eine i.w. rechtwinklige Gestalt derart zu begrenzen, daß die im Bereich dieser Streifen 23 bis 25 stehenden kurzen Lamellen 33 und 34 soweit nach außen bewegt werden, bis sie genauso weit abstehen wie die längeren Lamellen 33 und 34, alle Lamellen 33 und 34 mit ihren Spitzen also in einer gemeinsamen Ebene liegen(Fig. 8). Andererseits wird die Ausdehnung der Bereiche P und P^f der Streifen 23 bis 25 (die in Längsrichtungües Rohlings 2 gesehen außerhalb der Bereiche 30 bis 32 liegen) sowie der quer verlaufenden Streifen 21 und 22 weniger bzw. vorzugsweise überhaupt nicht behindert, sodaß sich diese Bereiche zu einer annähernd runden Querschnittsgestalt aufblähen können (vgl. Fig.9).

Nach dem Aufweiten des durch die Streifen 21 bis 25 gebildeten Musters lassen sich die Bereiche 30 bis 32 um die Bereiche 42, 43 und 44 sowie um die Bereiche 45, 46 und 47 (Fig. 3und 6), welche an den Enden der jeweiligen Bereiche 30 bis 32 zwischen den benachbarten Ausnehmungen bzw. Löchern 26 und 27 liegen, um 90 ° aus der in Fig. 6 oder 8 dargestellten Lage in die in Fig. 10 dargestellte Lage drehen. Die mit Lamellen 33 und 34

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versehenen Bereiche 30 bis 32 des Rohlings 2 haben vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt (vgl· Fig. 8). Die drehung zweier benachbarter Bereiche 30 und 31 bzw. 31 und 32 erfolgt relativ zueinander gegenläufig. Wenn z.B. in Blickrichtung der Fig. 8 die Drehung des Bereichs 31 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt, dann erfolgt die Drehung der Bereiche 30 und 32 im Uhrzeigersinn in die in Fig. 10 gezeigte Lage. Im Verlaufe dieser Drehung der Bereiche 30 bis 32 schwenken die Lamellen 33 und 34 des Bereichs 31 zwischen jenen der Bereiche 30 und 32 hindurch. Die Abmessungen sind so gewählt, daß bei der in Fig. 10 dargestellten Konfiguration die Spitzen der einander zugewandten Lamellen 33 und 34 der Bereiche 30 und 31 einerseits und der Bereiche 31 und 32 andererseits jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen (vgl. Fig. 10).

Mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren gelangt man zu einem Wärmeaustauscher-Element 1, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Es besitzt zwei längliche, zueinander parallele Kopfstücke,^s welche am Ort der Streifen 21 und 22 gebildet wurden, verbunden durch die Bereiche 30 bis 32 am Ort der Streifen 23 bis 25, welche aufgeweitet sind und die Lamellen 33 und 34 tragen, welche sich parallel zueinander in Längsrichtung der Kopfstücke erstrecken. Der so hergestellte Wärmeaustauscher ist hochwirksam und eignet sich besonders zum Wärmeaustausch zwischen einer Arbeitsflüssigkeit, die im Innern des Wärmeaustauschers 1 durch

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die Bereiche 30 bis 32 strömt, und Luft oder einem anderen Gas, welches in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Kopfstücke (bei 21 und 22) außen zwischen den Lamellen 33 und 34 hindurchströmt. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist der Bau von Kühlern für Automobile, wo also eine heiße Arbeitsflüssigkeit (Wasser) Wärme an die Luft der Umgebung abgibt. Ein anderes Einsatzgebiet ist die Verwendung im Verdampfer einer Klimaanlage, wo also umgekehrt die an den Lamellen 33 und 34 entlangströmende Luft durch die Arbeitsflüssigkeit gekühlt wird. Die Arbeitsflüssigkeit wird durch nicht dargestellte Anschlußarmaturen durch die offenen Enden 40 und 41 (Fig. 10) in den Wärmeaustauscher 1 eingeleitet und wieder herausgeführt.

Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß bei dem gezeichneten Wärmeaustauscher IdLe Dicke und Größe der Lamellen 33 und 34 verglichen mit den anderen Teilen des Wärmeaustauschers 1 übertrieben groß dargestellt sind, um das Wesentliche klarer zeigen zu können. Bei einem handelsüblichen Wärmeaustauscher der in Fig. 10 gezeichneten Art würde man von einem Rohling 2 ausgehen, dessen Rippen 14, 15 eine Höhe von wenigen Tausendstel Zoll (in der Größenordnung von 100 .um) aufweisen, wohingegen die unter den Rippen 14, 15 liegenden Bereiche der Platten 3 und 4 noch dünner sind.

Wenn z.B. ein Wärmeaustauscher 1 zu bilden wäre, der vier Lamellen 33, 34 pro cm enthält, wobei die Lamellen 19 mm hoch und

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0,225 mm dick sein sollen, dann kann man von einem Rohling 2 ausgehen, dessen Rillen oder Nuten 19 lmm tief, dessen Rillen oder Nuten 20 1,5 mm tief, und bei dem die Bereiche der Platten 3,4 unter den Nuten 20 ca. 0,75 mm dick sind. Die Schnitte zur Bildung der Lamellen 33 und 34 werden vorzugsweise so tief geführt, daß die Dicke der Platten 3 und 4 unterhalb der fertigen Lamellen 33 und 34 gerade jene erwähnten 0,075 mm beträgt. Bei einem derartigen Aufbau ist die vertikale Dicke des mit Lamellen versehenen Rohlings 2 bezogen auf die Blickrichtung gemäß Fig. 8 ungefähr 39 bis 40 mm, und die röhrenförmigen Bereiche am Ort der Streifen 23 bis 25 haben bevorzugt eine Breite von ungefähr 12 mm und eine Dicke (Höhe) von ungefähr 2,3 mm, jeweils bezogen auf die Blickrichtung der Fig. 8.

Dem Fachmann ist klar, daß diese genannten Bemessungen nur beispielhaft sind, daß erfindungsgemäße Wärmeaustauscher aber auch wesentlich andere Maße und Lamellenabstände aufweisen können.

Wenn gewünscht, können die Lamellen 33 und 34 so weit von den Bereichen30 bis 32 abstehen, daß in der endgültigen Gestalt des Wärmeaustauschers 1 die Lamellen 33 und 34 ifnachbarter Bereiche 30 bis 32 ineinandergreifen.

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine abgewandelte Bauform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, bei der Teile, welche mit Teilen des

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Beispiels aus Fig. 1 bis 11 übereinstimmen, dieselben Bezugszahlen tragen, während Teile, die Teilen des Wärmeaustauschers aus Fig. 1 bis 11 ähneln oder entsprechen, gegenüber diesen aber Unterschiede aufweisen dieselben Bezugszahlen wie in den Fig. 1 bis 11 tragen, jedoch mit dem Zusatz "a".

Das in den Fig. 12 und 13 dargestellte Wärmetauscher-Element la stimmt mit Ausnahme gewisser Dorne 36a auf den Lamellen 33a und 34a, die kürzer sind als die übrigen Dorne 36 auf den Lamellen 33a und 34a, mit dem Wärmetauscher-Element 1 aus den Fig. 1 bis 11 überein.

Es sei noch einmal daran erinnert, daß bei der Herstellung des Wärmetauscher-Elements 1 aus den Fig. 1 bis 11 nach dem Hochstellen der Lamellen 33, 34 bnachbarte Bereiche 30 bis 32 des teilweise bearbeiteten Rohlings 2 gegeneinander verdreht werden. Wenn z.B. in Blickrichtung der Fig. 8 der Bereich 30 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann wird der Bereich 31 entgegen dem Uhrzeigersinn und der Bereich 32 wieder im Uhrzeigersinn gedieht, weil sonst die Bereiche 30 bis 32 mit den hochgestellten Lamellen 33 und 34

Umrißnicht die geschilderte quadräische -QtrerschrrHrtsform haben könnten. Bei dem Wärmeaustauscher la gemäß Fig. 12 und 13 ist es jedoch nicht nötig, benachbarte Bereiche 30a bis 32a gegensinnig zu verdrehen.

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In jeder der Gruppen 16 bis 18 von Lamellen 33a und 34a sind die Dorne 36a auf der rechten Seite der Gruppen 16 bis 18 bei den Lamellen 33a und auf der linken Seite der Gruppen 16 bis 18 bei den Lamellen 34a, jeweils in Blickrichtung der Fig. 12 gesehen, derart gekürzt, daß die Enden der gekürzten Dorne 36a auf den Kreisbögen R¹ liegen, die von den Dornen 36, die an die gekürzten Dorne 36a anschließen und am weitesten zur Mitte hin in den Gruppen 16 bis 18 liegen, bei der Drehung um die Längsmittellinien der Streifen 23 bis 25 beschrieben werden. Die Kreisbögen R* sind in Fig. 12 gestrichelt angedeutet. Insoweit als die unteren linken Dorne 36a und die oberen rechten Dorne 36a in den Bereichen 30a bis 32a derart verkürzt sind, können sie, wenn alle drei Bereiche 30a bis 32a im Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung in Fig. 12) gedreht werden, selbst dann aneinander vorbeibewegt werden, wenn die Lamellen 33a und 34 in benachbarten Bereichen 30a bis 32a koplanar zueinander angeordnet sind. Nach der Drehung um 90 ° ergibt sich das Bild gemäß Fig. 13.

Das Erzeugen der gekürzten Dorne 36a kann auf verschiedene Weise geschehen. Vorzugsweise werden bereits die Rippen (in Fig. 2 die Nr. 14 und 15, in Fig. 12 und 13 nicht dargestellt), von denen man ausgeht, entsprechend geformt, so daß sie eine Höhe und Gestalt haben, die beim Schneiden der Lamellen 33a und 34a in der beim ersten Beispiel beschriebenen Weise automatisch zu Dornen 36a in der gewünschten Länge und Form führt.

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Fig. 14 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. In Fig. sind Teile, die mit Teilen aus dem Beispiel der Fig. 1 bis 11 übereinstimmen, mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Teile, die Teilen in den Fig. 1 bis 11 ähnlich sind oder entsprechen, von jenen aber abweichen, sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen, jedoch mit dem Zusatz "b" versehen, bezeichnet.

Der in Fig. 14 dargestellte Wärmetauscher Ib entspricht dem Wärmetauscher 1 im ersten Ausführungsbejspiel in der Herstellungsstufe Fig. 6, jedoch fehlen die dort vorgesehenen Ausnehmungen bzw. Löcher 26 und 27 sowie die Schlitze 28 und 29. Im übrigen erfolgt die Herstellung des Wärmetauschers Ib wie anhand des ersten Beispiels beschrieben, wobei man in beiden Fällen vom gleichen Rohling 2 ausgehen kann. Wegen des Fehlens der Ausnehmungen bzw. Löcher 26 und 27 sowie der Schlitze 28 und 29 können die Lamellen 33 und 34 jedoch nicht um 90 verdreht werden; vielmehr bleiben die Lamellen so angeordnet, wie es die Fig. 8 zeigt, daß nämlich die Lamellen 33 in der einen Richtung und die Lamellen 34 in der entgegengesetzten Richtung von den beiden Außenseiten 12 und 13 des Rohlings 2 abstehen. Der fertige Wärmetauscher Ib ist ein flaches Gebilde, welches wie der Wärmetauscher aus dem ersten Beispiel entlang der Streifen 21 bis 25 rohrförmig aufgeweitet ist.

Der Wärmetauscher Ib eignet sich besonders zum Aufbau von Verdampfern o. dgl., wobei die Lamellen 33, 34 zu beiden Seiten des

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Wärmetauschers Ib Durchgänge quer über beide Seiten des Wärmetauschers Ib zwischen den Längsrändern 8 und 9 für einen Luftstrom oder ein anderes flüssiges oder gasförmiges Arbeitsmedium bilden. Auf diese Weise hat das Arbeitsmedium einen guten Wärmekontakt zu den Lamellen 33 und 34 sowie zu den übrigen Außenseiten des Rohlings 2.

Ein letztes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 15 dargestellt. Teile, die mit Teilen des Wärmeaustauschers 1 aus den Fig. 1 bis 11 übereinstimmen, sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Teile, die Teilen des Beispiels aus den Fig. bis 11 entsprechen oder ähneln, aber davon abweichen, sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen, jedoch unter Beifügung des Zusatzes "c", bezeichnet.

Der in Fig. 15 gezeichnete Wärmetauscher Ic ist dem Wärmetauscher Ib aus Fig. 14 sehr ähnlich. Der Unterschied zwischen beiden liegt darin, daß die Streifen 21 und 22, die an den Kopfenden ein Verschweißen der beiden Platten 3 und 4 verhindern, in Fig. 15 fehlen. Stattdessen sind die in Längsrichtung verlaufenden Streifen 23, 24 und 25 bis zu den Stirnrändern 10 und 11 des Rohlings 2 durchgezogen. Nach dem Aufweiten des Wärmetauschers Ic im Bereich der Streifen 23c bis 25c kann dieser also durch parallele Kanäle hindurch durchströmt werden. Der Anschluß an diese Kanäle kann mit Hilfe von Nippeln 52 und 53 oder dgl. erfolgen.

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Der Wärmetauscher lc gemäß Fig. 15 ist wie der Wärmetauscher Ib aus Fig. 14 vor allem für Verdampfer u. dgl. geeignet.

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e e r s e i t

Claims

PATENTANWÄLTE DR. RUDOLF BAUER DlPL^ING. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOLDPLATZ) D-753O PFORZHEIM, (WEST-QERMany) It (O7231) 1O229O/7O 20. Feb. 1980 III/K Peerless of America Incorporated, Chicago, 111., U.S.A. Wärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung. Ansprüche; Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

1.1. aus zwei Platten (3,4) oder Blechen wird ein Rohling (2) hergestellt, indem diese Platteni3,4) oder Bleche aufeinandergelegt und in bestimmten Bereichen miteinander verbunden werden, wohingegen in den übrigen Bereichen (21 bis 25) die Platten (3, 4) oder Bleche unverbunden bleiben, wobei dieser Rohling (2) auf seinen beiden Außenseiten (12,13) sowohl über den verbundenen Bereichen als auch über den unverbundenen Bereichen (21 bis 25) langgestreckte, nach außen vorstehende Rippen (14,15) aufweist,

1*2. aus den Rippen (14,15) des Rohlings (2) werden in

Längsrichtung der Rippen (14,15) aufeinanderfolgend Lamellen (33,34) ausgeschnitten,

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1.3. die Lamellen (33,34) werden hochgestellt, sodaß sie sowohl über den verbundenen Bereichen als auch über den unverbundenen Bereichen (21 bis 25) nach außen abstehen,

1.4. die unverbundenen Bereiche (21 bis 25) werden zu röhrenförmigen Gebilden aufgeweitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (2) zu beiden Seiten mit Rippen (14,15) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch qekennzeichnet, daß

3.1. wenigstens ein Teil der unverbundenen Bereiche (21 bis 25) zwischen den beiden Platten (3,4) bzw. Blechen als geradlinige Streifen (23 bis 25) ausgebildet ist, die parallel zueinander verlaufen und jeweils beidseits von einem verbundenen Bereich begrenzt sind,

3.2. die zwischen je zwei Streifen (23 bis 25),entlang denen die Platten (3,4) bzw. Bleche unverbunden sind, liegenden verbundenen Bereiche an ihren beiden Enden mit Löchern (26) versehen werden, die den Rohling (2) von der einen Seite (12) bis zur anderen Seite (13) durchsetzen,

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3.3. in den Rohling (2) Schlitze (28,29) geschnitten werden, die je zwei Löcher (26) miteinander verbinden, welche im selben verbundenen Bereich liegen, der durch zwei benachbarte Streifen (23 und 24 bzw. 24 und 25) begrenzt wird, sodaß diese Schlitze (28,29) den Rohling (2) in mehrere Bereiche (30 bis 32) unterteilen,

3.4. jeder der durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche (30 bis 32) zwischen den Löchern (26) um die Längsmittellinie des in ihm liegenden, einen unverbundenen Bereich bildenden Streifens (23 bis 25) gedreht wird,

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche (30 bis 32) um 90 ° gedreht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 5.1. die Lamellen (33a,34a) in solcher Lage aus den Rippen (14,15) herausgeschnitten werden, daß die Lamellen (33a,34a) in einem der durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche(30 bis 32) in derselben Ebene liegen wie entsprechende Lamellen (33a,34a) in den übrigen Bereichen (30 bis 32) und daß

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5.2. die Lamellen (33a,34a) in der Weise hochgestellt werden, daß auch nach dem Hochstellen benachbarte Lamellen (33a,34a) in benachbarten Bereichen (30 bis 32) koplanar angeordnet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

6.1. die Lamellen (33, 34) in solcher Lage aus den Rippen (14,15) herausgeschnitten werden, daß die Lamellen (33,34) jedes einzelnen der durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche (30 bis 32) gegenüber den Lamellen (33,34) der ihm benachbarten Bereiche (30 bis 32) in Längsrichtung einen Versatz aufweisen, und daß

6.2. die Lamellen (33,34) in der Weise hochgestellt werden, daß auch nach dem Hochstellen die Lamellen (33,34) in den genannten benachbarten Bereichen einen Versatz aufweisen, die Flucht der Lamellen(33, 34) in einem der Bereiche (30 bis 32) also jeweils in die Lücken zwischen hintereinanderliegenden Lamellen (33, 34) der unmittelbar benachbarten Bereiche (30 bis 32) fällt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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7.1. die durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche (30a bis 32a) so bemessen sisä und angeordnet werden, daß ihre Längsmittellinien voneinander gleichen Abstand aufweisen,

7.2 in jedem dieser Bereiche (30a bis 32a) auf entgegengesetzten Seiten des Rohlings (2) einander diagonal gegenüberliegende Rippen (14,15) in ihrer Höhe so verkürzt werden, daß ihre Oberseiten innerhalb eines Kreisbogens liegen, den die im selben Bereich (30a bis 32a) unmittelbar an die verkürzten Rippen angrenzenden Rippen (14,15) mit ihrer Oberseite bei Drehung um die Längsmittellinie dieses Bereiches (30a bis 32a) beschreiben,

7.3. die Spitzen der aus den verkürzten Rippen (14,15) geschnittenen Lamellen (33a,34a) nach dem Hochstellen innerhalb eines Kreisbogens (R*) liegen, den die Lamellen (33a,34a) welche im selben Bereich (30a bis 32a) den verkürzten Lamellen (33a, 34a) unmittelbar benachbart liegen, mit ihren Spitzen beim Drehen um die Längsmittellinie ihres Bereiches (30a bis 32a) beschreiben, und daß

7.4. die durch die Schlitze (28,29) abgeteilten Bereiche (30a bis 32a) in solcher Richtung gedreht werden, daß jene einander diagonal gegenüberliegenden Rippen / (14,15) auf den gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers (la) liegen.

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8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet« daß

8.1. als unverbundene Bereiche zwischen den beiden Platten (3,4) bzw. Blechen ferner zve. langgestreckte geradlinige Streifen (21,22) vorgesehen werden, welche parallel zueinander auf den einander abgewandten Seiten der Löcher (26) liegten und die Enden der anderen Streifen (23 bis 25) miteinander verbinden, und daß

8.2. die durch die Schlitze (28.29) abgeteilten Bereiche (30 bis 32) mit den Lamellen (33, 34) darauf so gedreht werden, daß die Lamellen (33,34) in zu den beiden weiteren Streifen (21,22)parallele Richtungen weisen.

9. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

9.1. aus zwei Platten (3,4) oder Blechen wird ein Rohling (2 ) hergestellt, indem diese Platten (3,4) oder Bleche aufeinandergelegt und in streifenförmigen, geradlinig und mit Abstand parallel zueinander verlaufenden Bereichen miteinander verbunden werden, wohingegen in den übrigen Bereichen, die entsprechend ebenfalls parallele, geradlinige, mit Abstand zueinander angeordnete Streifen (23 bis 25 ) sind, die

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Platten (3,4) oder Bleche unverbunden bleiben, wobei sowohl über den Streifen (23 bis 25 ) als auch über den Bereichen, wo die Platten (3,4) oder Bleche miteinander verbunden sind, parallel zu den Streifen (23 bis 25 ) verlaufende Rippen (14,15) vorgesehen sind,

9.2. aus den Rippen (14,15) des Rohlings (2 ) werden in Längsrichtung der Rippen (14,15) aufeinanderfolgend Lamellen (33,34) ausgeschnitten,

9.3. die Lamellen (33,34) werden hochgestellt, so daß sie sowohl über den Bereichen wo die Platten (3,4) bzw. Bleche miteinander verbunden sind (verbundene Bereiche), als auch über den Streifen (23 bis 25 ), wo die Platten (3,4) bzw. Bleche nicht miteinander verbunden sind (unverbundene Streifen), nach außen abstehen,

9.4. an den unverbundenen Streifen (23 bis 25 ) wird der Rohling (2 ) unter Entfernung der entsprechenden Bereiche der Platten (3,4) bzw. Bleche voneinander unter Bildung von geraden, untereinander parallelen Röhren aufgeweitet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 10.1 die unverbundenen Streifen (23c bis 25c) in ganzer Länge über den Rohling (2c) von dem einen Stirnrand (10) bis zum gegenüberliegenden Stirnrand (11) geführt werden, und daß

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10.2. diese Streifen (23c bis 25c) auf voller Länge aufgeweitet werden, sodaß sich auch die Röhren vom einen .

Stirnrand (10) bis zum gegenüberliegenden Stirnrand (11) erstrecken.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet» daß

11.1. im Rohling (Ib) zwei weitere geradlinige, zueinander parallele Bereiche (21,22) (unverbundene Streifen) vorgesehen werden, in denen die beiden Platten (3,4) oder Bleche nicht miteinander verbunden sind, wobei diese zwei weiteren unverbundenen Streifen (21,22) sich quer zu den übrigen unverbundenen Streifen (23,24,25), deren Enden sie verbinden, bis zu einem der Längsränder (8,9) des Rohlings (Ib) erstrecken, und daß

11.2. auch diese zwei weiteren unverbundenen Streifen (21,22) zur Bildung von Röhren aufgeweitet werden, welche an den Enden (10,11) des Wärmetauschers liegen und zum Anschluß von Leitungen dienen.

.13. Plattenförmiger Wärmetauscher, in dessen Grundkörper Röhren "" ^! eingearbeitet sind und auf dessen beiden Außenseiten abstehende, aus dem Grundkörper herausgearbeitete Lamellen angeordnet sind, welche in Längsrichtung des Wärmetauschers mit Abstand hintereinander angeordnet sind und sich quer dazu erstreckende, längliche Fußabschnitte besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Grundkörper aus zwei aufeinandergelegten, profilierten Platten (3,4) oder Blechen besteht, die zwischen sich die Röhren bilden
und in den übrigen Bereichen miteinander verbunden, z.B. verschweißt sind.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren in ihm parallel zueinander verlaufen.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren an gegenüberliegenden Rändern (10,11) des Wärmetauschers (Ic) ins Freie führen.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Platten (3,4) bzw. Blechen zwei weitere

zueinander parallele Röhren vorgesehen sind, welche im rechten
Winkel zu den übrigen Röhren verlaufen und jeweils an deren Enden mit ihnen verbunden werden.

16. Wärmetauscher nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß Lamellen (33,34), welche auf den Röhren angeordnet sind,

sich in Richtung auf andere der Röhren erstrecken, auf denen ebenfalls Lamellen (33,34) angeordnet sind.

17. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß 17.1. Lamellen (33,34) auf jenen erstgenannten Röhren sich

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in Richtung auf andere dieser erstgenannten Röhren erstrecken,

17.2. die Platten (3,4) oder Bleche mehrere mit Abstand zueinander und zwischen den letztgenannten Röhren und zwischen benachbarten Reihen von Lamellen (33,34) liegende durchgehende Öffnungen (28,29) aufweisen,

17.3. benachbarte dieser Öffnungen (28,29) auf einander gegenüberliegenden Seiten der erstgenannten Röhren liegen.

18. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

18.1. die beiden Platten (3,4) bzw. Bleche zwei Gruppen von untereinander einen Abstand aufweisenden, durchgehenden Öffnungen (26; 28,29) besitzen,

18.2. die zwei Gruppen von Öffnungen (26; 28,29) zwischen entsprechenden gegenüberliegenden Rändern (10,11) der Platten (3,4) oder Bleche und zwischen benachbarten Lamellen (33,34) angeordnet sind,

18.3. benachbarte dieser Öffnungen (26; 28,29) in den jeweiligen Gruppen von Öffnungen (26 bzw. 28,29) auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Röhren liegen, und daß

18.4. Lamellen (33,34) auf einer dieser Röhren sich in Richtung auf andere dieser Röhren erstrecken.

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19. Wärmetauscher nach Anspruch 18,, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (3,4) bzw. Bleche zwischen sich zwei

weitere Röhren bilden, die außerhalb der gegenüberliegenden
Enden der Öffnungen (26; 28,29) und an den Enden der erstgenannten Röhren in rechtem Winkel zu diesen verlaufen und deren Enden miteinander verbinden.

20. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf jeder zweiten der erstgenannten Röhren angeordneten Lamellen (33, 34) koplanar zueinander verlaufen.

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