DE3132751A1

DE3132751A1 - Verfahren zur herstellung plattenfoermiger waermetauscherelemente

Info

Publication number: DE3132751A1
Application number: DE19813132751
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6236 Eschborn Heil
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1983-03-03

Description

Verfahren zur Herstellung platten-
förmiger Wärmetauscherelemente Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren #ur Herstellung plattenförmiger Wärmetauscherelemente, bestehend aus einem durch Walzschweißen hergestellten Kanalblech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und in den Kanälen angeordneten Rohren aus einem korrosionsbeständigen Material.
Bei derartigen Wärmetauscherelementen lassen sich die Vorteile der leichten und großflächig herstellbaren Al-Kanalbleche mit der freien Werkstoffauswahl für die korrosionsbeständigen Rohre miteinander verbinden und gute Wärmeübergangswerte erzielen.
Zur Herstellung solcher Wärmetauscherelemente ist vorgeschlagen worden (US-PS 40 80 702), Rohre aus korrosionsbeständigem Werkstoff zwischen Bleche zu legen, durch Walzen miteinander zu verschweißen und anschließend die Rohre mit einem fluiden Druckmittel aufzuweiten. Bei diesem Verfahren ist es sehr schwierig, zwischen den unterschiedlichen We k toffen für Rohre und Bleche allein durch Walzen eine ausreichende Schweißverbindung herzustellen, insbesondere, wenn die Werkstoffe stark voneinander abweichende Verformungswiderstände aufweisen. Praktisch ist dieses Verfahren auf wenige Werkstoffpaarungen beschränkt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zwei Bleche mit einem zwischengelegten Rohr mittels profilierter Walzen miteinander zu verschweißen (DE-OS 29 02 640).
Hinsichtlich der Schweißverbindung ergeben sich die bereits geschilderten Nachteile. Hinzu kommt, daß dieses Verfahren wegen der Querdehnung nur bei geringer Breite der Bleche durchführbar ist.
Es besteht somit die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für plattenförmige Wärmetauscherelemente der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden. Mit anderen Worten, das gesuchte Verfahren soll nicht besonders aufwendig sein, keine Einschränkungen hinsichtlich der Werkstoffpaarungen aufweisen und einen guten Wärmekontakt zwischen Kanalblech und Rohren gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, von einem zweilagigen Blechabschnitt mit einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter, sich über die ganze Länge des Blechabschnitts erstreckender, unverschweißter, gerader streifenförmiger Bereiche auszugehen, diese Bereiche durch Eintreiben eines Werkzeugs mechanisch zu Kanälen aufzuweiten und anschließend Rohre aus korrosionsbeständigem Material unter zusätzlicher Aufweitung der Kanäle einzubringen.
Alternativ kann auch von einem in bekannter Weise durch ein fluides Druckmittel aufgeweiteten Kanalblech ausgegangen werden, dessen Kanalsystem aus einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter, gerader Kanäle und diese endseitig verbindenden Querkanälen besteht, wobei von dem Kanalblech die Bereiche mit den verbindenden Querkanälen abgetrennt werden und in die geraden Kanäle *) Rohre aus einem korrosionsbeständigen Material eingebracht werden. *) - unter zusätzlicher Aufweitung -Zweckmäßigerweise wird so vorgegangen, daß die eingebrachten Rohre aus korrosionsbeständigem Material an beiden Seiten des Kanalblechs vorstehen gelassen werden und daß die vorstehenden Rohrenden mittels Querver endungen zu einem geschlossenen Rohrsystem miteinander verbunden werden. Vorteilhafterweise werden solche Rohre eingebracht, die eine an den aufgeweiteten Kanalquerschnitt angepaßte Querschnittsform aufweisen. Es können ohne weiteres auch Rohre mit Innenrippen eingebracht werden.
Nach einer weiteren Alternative des Erfindungsgedankens werd-en Rohre mit auf der Außenfläche schraubenförmig anordneten flachen Rippen verwendet und in die Kanäle eingeschraubt. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs können die gegebenenfalls zwischen den eingebrachten Rohren und den inneren Kanalwandungen verbleibenden Hohlräume mit einem gut wärmeleitenden Material ausgefüllt werden, insbesondere mit flüssigem Lotmaterial.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der Figuren näher erläutert: Figur 1 zeigt den Herstellungsablauf mit mechanischem Aufweiten der Kanäle.
Figur 2 zeigt die hiervon abweichenden Herstellungsstufen für das Aufweiten der Kanäle mittels fluidem Druckmittel.
Figur 3 zeigt ein fertiges Wärmetauscherelement.
Bei der Herstellung eines plattenförmigen Wärmetauscherelements gemäß Figur 1, werden zwei Blechabschnitte 1 und 2 übereinandergelegt, wobei zuvor auf einem der Blechabschnitte streifenförmige Bereiche 3 aus einem das Verschweißen verhindernden Mittel vorgesehen werden Die Blechabschnitte 1 und-2 werden dann gemeinsam mittels Walzen 4 unter gleichzeitiger Reduzierung ihrer Dicke ausgewalzt und an den nicht mit dem verschweißungshindernden Mittel markierten Bereichen miteinander verschweißt.
Anschließend werden die unverschweißten streifenförmige Bereiche 3 mit einem Dorn 5 oder dergleichen randseitig so weit aufgeweitet, daß-anschließend ein Rohr 6 mit keilförmiger vorderer Verjüngung 7 eingetrieben werden kann. Zweckmäßigerweise werden die unverschweißten#Bereiche 3 zunächst mit einem Werkzeug 8 soweit aufgeweitet, daß anschließend die aus korrosionsbeständigem Material bestehenden Rohre 6 leicht, jedoch unter zusätzlicher Aufweitung der Kanäle eingebracht werden können.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens'nach Figur 2 wird aus verschweißungshinderndem Mittel auf einen der Blechabschnitte 1, 2 ein geschlossenes Kanalbild 3 aufgetragen, das an einer Stelle bis an den Rand geführt ist. Nach dem Walzverschweißen wird in den Rand seitigen Anschluß des unverschweißten Kanalbildes eine Düse 9 eingeschweißt, durch die ein fluides Druckmittel zum Aufweiten des Kanalbildes eingebracht werden kann.
An-schließend werden die Bereiche mit den endseitig verbindenden Querkanälen längs der Schnittlinien 10 und 11 abgetrennt, wodurch man ein Kanalblech mit einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter gerader Kanäle erhält. In diese Kanäle werden unter zusätzlicher Aufweitung Rohre 6 aus korrosionsbeständigem Material eingebracht.
In Figur 3 ist ein fertiges Wärmetauscherelement dargestellt. In das aus zwei miteinander walzverschweißten Blechabschnitten 1 und 2 bestehende Kanalblech,sind Rohre 6 aus korrosionsbeständigem Material in der Weise eingebracht, daß sie beidseitig etwas über den Rand des Kanalblechs vorstehen. Diese vorstehenden Rohr erzen können in geeigneter Weise durch Querverbindungen, beispielsweise in Form von Rohrbögen 12, miteinander verbunden werden, so daß man ein Wärmetauscherelement mit einem zusammenhängenden Rohrsystem erhält. Dieses wird durch Verbindung mit einem Zulaufrohr 13 bzw. Ablaufrohr 14 vervollständigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die nach dem Walzschweißverfahren hergestellten einfachen und billigen Flächenwärmeaustauscher auch dort einzusetzen, wo derartige Kanalbleche aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mangels Korrosionsbeständigkeit bisher nicht angewendet werden konnten. Durch entsprechende Dimensionierung der Voraufweitung der Kanäle mit Bezug auf den Durchmesser der einzubringenden Rohre, ist es in jedem Fall möglich, durch die dabei vorgesehene zusätzliche Aufweitung, einen innigen Kontakt zwischen Kanalblech und Rohren herzustellen, so daß ein sehr guter Wärmeübergang gewährleistet werden kann. Daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Kanalblech nur gerade Kanalabschnitte genutzt werden können, bedeutet zwar eine gewisse Einschränkung gegenüber den sonst bei Kanalblechen möglichen vielfältigen Formen der Kanalsysteme. Da jedoch nach wie vor Durchmesser, Abstand und Anzahl der parallelen Kanäle in weiten Grenzen variiert werden kann und außerdem Kanalbleche unterschiedlicher Länge gefer-tigt werden können, lassen sich die erfindungsgemäß hergestellten Wärmetauscherelemente leicht an alle vorkommenden Bedarfsfälle anpassen und selbstverständlich auch in jeder erforderlichen Anzahl miteinander kombinieren Patentansprüche

Claims

PATENTANSPRÜCHE 0Verfahren zur Herstellung plattenförmiger Wärmetauscherelemente, bestehend aus einem durch Walzschweißen hergestellten Kanalblech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und in den Kanälen angeordneten Rohren aus einem korrosionsbeständigen; Material, dadurch-#ekennzeichnet, daß von einem zweilagigen Blechabschnitt mit einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter, sich über die ganze Länge des Blechabschnitts erstreckender, unverschweißter, gerader streifenförmiger Bereiche ausgegangen wird, daß diese Bereiche durch Eintreiben eines Werkzeugs mechanisch zu Kanälen aufgeweitet werden und daß anschließend Rohre aus korrosionsbeständigem Material unter zusätzlicher Aufweitung der Kanäle eingebracht werden.
2. Verfahren zur Herstellung plattenförmiger Wärmetauscherelemente, bestehend aus einem durch Walzschweißen hergestellten Kanalblech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und in den Kanälen angeordneten Rohren aus einem korrosionsbeständigen Material; #a#urch g:ekennzeichnet, daß von einem in bekannter Weise durch ein fluides Druckmittel aufgeweiteten Kanalblech ausgegangen wird, dessen Kanalsystem aus einer Mehrzahl parallel zu-einander angeordneter, gerader Kanäle und diese endseitig verbindenden Querkanälen besteht, daß von dem Kanalblech die Bereiche mit den verbindenden Querkanälen abgetrennt werden und daß in die geraden Kanäle *) Rohre aus einem korrosionsbeständigen Material eingebracht werden. *) - unter zusätzlicher Aufweitung -
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrachten Rohre aus korrosionsbeständigem Material an beiden Seiten des Kanalblechs vorstehen gelassen werden und daß die vorstehenden Rohrenden mittels Querverbindungen zu einem geschlossenen Rohrsystem miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre mit einer an den aufgeweiteten Kanalquerschnitt angepaßten Querschnittsform eingebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre mit Innenrippen eingebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre mit auf der Außenfläche schraubenförmig angeordneten flachen Rippen in die Kanäle eingeschraubt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ggfs. zwischen den eingebrachten Rohren und den inneren Kanalwandungen verbleibende Hohlräume mit einem gut wärmeleitenden Material ausgefüllt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hohlräume flüssiges Lotmaterial eingefüllt wird.