DE3331619C2

DE3331619C2 -

Info

Publication number: DE3331619C2
Application number: DE19833331619
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: HEIM ELSA 7057 STRUEMPFELBACH DE
Current assignee: HEIM ELSA 7057 STRUEMPFELBACH DE
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1989-06-08
Also published as: DE3331619A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.The invention relates to a method in the preamble of Art.

Bei einem solchen bekannten Verfahren (DE-AS 11 29 975) wird das Rohrleitungssystem des Wärmetauschers in Aussparungen eingebettet, die vor dem Aneinanderdrücken der beiden Wabenplatten in diesen hergestellt worden sind. Die Tiefe der in den einander gegenüberliegenden Wabenplatten hergestellten Aussparungen für die Aufnahme des einzubettenden Rohrleitungssystems wird dabei größer gewählt als der Rohrquerschnitt. Der Grund, weshalb die Aussparungen tiefer gehalten werden als der Rohrquerschnitt, ist der, daß bei dem Aneinanderdrücken der beiden Wabenplatten der Wabenplattenwerkstoff an dem Rohrleitungssystem nicht knittern soll. Der bei dem Aneinanderdrücken ausgeübte Druck soll nur den Wabenplattenwerkstoff in engen Kontakt mit dem Rohrleitungssystem bringen, ohne daß eine wesentliche Verformung des Wabenplattenwerkstoffs eintritt. Das Herstellen der Aussparungen ist bei dem dünnwandigen Werkstoff schwierig herbeizuführen. Da weiter die Wabenplatten nur so weit aneinandergedrückt werden, bis sie an dem Rohrleitungssystem anliegen, damit keine wesentliche Verformung eintritt, kann es auch nur zu einer Linienberührung zwischen Wabenplatten und Rohrleitungssystem kommen, so daß die Wärmeübertragung zwischen den Wabenplatten und dem Rohrleitungssystem nicht besonders gut sein dürfte. Zur besseren Übertragung der Wärme vom Rohrleitungssystem zum Wabenplattenwerkstoff ist daher auch vorgesehen, Zink oder ein anderes Metall zu verwenden, mit welchem die Wabenplatten überzogen werden und welches, nachdem diese mit dem in sie eingebetteten Rohrleitungssystem vereinigt worden sind, so stark erhitzt wird, daß es mit den Rohroberflächen zusammenfließt. Schließlich eignet sich das bekannte Verfahren auch nur zum Herstellen von Wärmetauschern in Form von ebenen Gebilden, weil es nicht möglich ist, beim Aneinanderdrücken der Wabenplatten diese beispielsweise auf einer gewölbten Unterlage so aneinanderzudrücken, daß der fertige Wärmetauscher im Querschnitt entsprechend der Form der Unterlage gewölbt ist. Es würde dabei nämlich zu einer wesentlichen Verformung der Zellenwände der Wabenplatten kommen, was gerade vermieden werden soll. Der durch das bekannte Verfahren hergestellte Wärmetauscher kann aus diesem Grund auch nicht in Schäum- oder Preßformen verwendet werden, in welchen er der Form eines beispielsweise gewölbten Formhohlraums angepaßt sein müßte.In such a known method (DE-AS 11 29 975) the pipe system of the heat exchanger in recesses embedded that before pressing the two together Honeycomb panels have been manufactured in these. The depth of the in the opposite honeycomb panels manufactured recesses for the reception of the The piping system to be embedded is chosen larger than the pipe cross section. The reason why the cutouts are kept deeper than the pipe cross section, is that when pressing the two honeycomb panels together Honeycomb panel material not on the piping system should wrinkle. The pressure exerted when pressed against each other should only the honeycomb panel material in close contact with the Pipe system without bringing an essential Deformation of the honeycomb panel material occurs. Manufacturing the cutouts are difficult with the thin-walled material bring about. Since the honeycomb panels only go so far be pressed together until they are on the piping system so that no significant deformation occurs, it can even to a line contact between honeycomb panels and Piping system come, so the heat transfer not between the honeycomb panels and the piping system should be particularly good. For better transmission of the Is heat from the piping system to the honeycomb panel material therefore also provided zinc or some other metal too use with which the honeycomb panels are covered and which, after this with the embedded in it Piping system have been combined so heated is that it merges with the pipe surfaces. Finally, the known method is only suitable for Manufacture of heat exchangers in the form of flat structures, because it is not possible to press the Honeycomb panels, for example, on an arched Press the base together so that the finished Cross section heat exchanger according to the shape of the Pad is arched. It would become one substantial deformation of the cell walls of the honeycomb panels come what should be avoided. The one through that Heat exchanger manufactured by known methods can be made from this Reason also not to be used in foaming or pressing molds, in which it has the shape of an arched, for example Mold cavity should be adjusted.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art so zu verbessern, daß sich auf einfache Weise ein Wärmetauscher mit besserem Wärmeübergang zwischen Wabenplatten und Rohrleitungssystem erzielen läßt.The object of the invention is to provide a method in Preamble of the claim specified type too improve that easily a heat exchanger with better heat transfer between honeycomb panels and Piping system can be achieved.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.This task is carried out by the Invention specified claim solved.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist es nicht erforderlich, Aussparungen für das Rohrleitungssystem in den Wabenplatten vorzusehen. Die Wabenplatten werden, wenn das Rohrleitungssystem zwischen sie eingelegt ist, einfach unter wesentlicher Verformung der mit dem Rohrleitungssystem in Berührung kommenden Zellenwände zusammengepreßt, wodurch das Rohrleitungssystem in die Wabenplatten eingepreßt wird. Nach dem Einpressen liegt der verformte Werkstoff der Zellenwände großflächig auf den Oberflächen des Rohrleitungssystems auf, und es besteht ein inniger Kontakt zwischen dem Rohrleitungssystem und den Zellenwänden, wodurch der Wärmetauscher einen sehr guten Wärmeübergang ermöglicht. Durch die radiale Verformung der Zellenwände ergibt sich eine Federwirkung, mit der die Verformungsstellen im fertigen Wärmetauscher auf die Berührungsstellen mit dem Rohrleitungssystem ständig einen Druck ausüben. Der großflächige Kontakt zwischen den Wabenplatten und dem Rohrleitungssystem macht die Verwendung eines Metallüberzugs zum Verbinden des Rohrleitungssystems mit den Wabenplatten überflüssig. Das Herstellungsverfahren ist überdies sehr einfach, weil statt des Herstellens von Aussparungen lediglich ein Preßvorgang erforderlich ist. Das ist mit einer beträchtlichen Verbilligung der Herstellung des Wärmetauschers verbunden.In the method according to the invention, it is not necessary Cut-outs for the piping system in the honeycomb panels to provide. The honeycomb panels are when the piping system inserted between them, just under essential Deformation of those coming into contact with the piping system Cell walls pressed together, making the piping system in the honeycomb panels are pressed. After pressing in the deformed material of the cell walls over a large area Surfaces of the piping system and there is a intimate contact between the piping system and the Cell walls, which makes the heat exchanger a very good one Allows heat transfer. Due to the radial deformation of the Cell walls result in a spring effect with which the Deformation points in the finished heat exchanger on the Points of contact with the piping system constantly Exert pressure. The extensive contact between the Honeycomb panels and the piping system do that Use a metal coating to connect the Piping system with the honeycomb panels is unnecessary. The Manufacturing process is also very simple because instead the production of recesses only a pressing process is required. That is considerable Cheaper production of the heat exchanger connected.

Da bei dem Verfahren nach der Erfindung eine wesentliche Verformung der Zellenwände der Wabenplatten angestrebt wird und keine Aussparungen vor dem Zusammenpressen vorhanden sind, kann der Wärmetauscher auf gewölbten Unterlagen verpreßt werden, so daß er sich der Form der Unterlage anpaßt und trotzdem für einen ausgezeichneten Wärmeübergang zwischen dem Rohrleitungssystem und den Wabenplatten gesorgt wird. Das ermöglicht die vorteilhafte Verwendung des Wärmetauschers als Kühl- oder Heizvorrichtung in mit Epoxidharz gefüllten Schäum- oder Preßformen, die einen gewölbten Formhohlraum haben, auf dessen Wandung der Wärmetauscher aufgebracht wird.Since an essential in the method according to the invention Deformation of the cell walls of the honeycomb panels is sought and there are no gaps before pressing are, the heat exchanger can be on arched documents be pressed so that it conforms to the shape of the base adapts and still for an excellent heat transfer between the piping system and the honeycomb panels becomes. This enables the advantageous use of the Heat exchanger as a cooling or heating device in with Epoxy resin-filled foam or compression molds, the one have arched mold cavity, on the wall of the Heat exchanger is applied.

Der Wärmetauscher kann nach seiner Herstellung als fertiges Element in beliebige Form weiterverformt werden, und mehrere solche fertige Elemente können als Moduln übereinander oder nebeneinander angeordnet werden, um den Wärmetauscher an eine beliebige erforderliche Leistung anzupassen.The heat exchanger can be finished after its manufacture Element can be deformed into any shape, and several such finished elements can be stacked on top of each other or arranged side by side to connect the heat exchanger to one adapt any required performance.

Der Preßvorgang zum Herstellen des Wärmetauschers kann bei Bedarf noch mit einem Klebevorgang kombiniert werden. Weiter kann der durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellte Wärmetauscher als Konstruktionsteil in Sandwichkonstruktionen eingesetzt werden, so daß er eine doppelte Funktion erfüllt. Außerdem kann der Wärmetauscher in Kälteanlagen aller Art, in Solarenergieanlagen (in diesem Fall werden die Wabenplatten geschwärzt), in Kühlanlagen als Kondensator/Verdampfer und allgemein in jedem Wärmetauschprozeß eingesetzt werden.The pressing process for manufacturing the heat exchanger can be Can still be combined with a gluing process. Continue can the one produced by the method according to the invention Heat exchanger as a structural part in sandwich constructions be used so that it fulfills a double function. In addition, the heat exchanger can be used in all types of refrigeration systems Solar energy systems (in this case the honeycomb panels blackened), in cooling systems as condenser / evaporator and generally used in any heat exchange process.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment described in more detail. It shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines bekannten Lamellenverdampfers, Fig. 1 is a schematic side view of a known lamellar evaporator,

Fig. 2 in Draufsicht eine Wabenplatte eines durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellten Wärme tauschers, Fig. 2 of an exchanger a honeycomb panel in plan view by the method of the invention, heat produced,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung den gesamten Wärmetauscher, Fig. 3 is a perspective view of the whole heat exchanger,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, wobei das Rohrleitungssystem weggelassen worden ist, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 3, wherein the piping system has been omitted,

Fig. 5 die Einzelheit V von Fig. 4 in größerem Maßstab und zusätzlich mit einem in die Wabenplatte ein gebettetem Rohr, und Fig. 5 shows the detail V of Fig. 4 on a larger scale and additionally with a tube embedded in the honeycomb panel, and

Fig. 6 eine bevorzugte Art der Übereinan deranordnung der Wabenplatten am Beispiel von jeweils drei Zellen einer oberen und einer unteren Wabenplatte. Fig. 6 shows a preferred type of the arrangement of the honeycomb panels, using the example of three cells each of an upper and a lower honeycomb panel.

Der im folgenden beschriebene Wärmetauscher ist insbesondere als Verdampfer, Kondensator oder Kühler einsetzbar, wird aber im folgenden, sofern eine Unterscheidung zwischen diesen verschiedenen Verwendungszwecken nicht notwendig er scheint, einheitlich als Wärmetauscher bezeichnet. The heat exchanger described below can be used in particular as an evaporator, condenser or cooler, but in the following, if a distinction between not necessary for these different uses seems to be referred to uniformly as a heat exchanger.

Bei einem herkömmlichen Verdampfer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, müssen Wärmetauschbleche in Form von gelochten Lamel len L hergestellt und auf Kupferrohre R 1 aufgefädelt werden. Die Lamellen L müssen mit den Rohren R 1 fest verbunden wer den, wofür zwischen den Lamellen L üblicherweise noch Distanzstücke (nicht dargestellt) erforderlich sind. An schließend müssen die Rohre R 1 auf dargestellte Weise mit Bögen B verbunden werden, üblicherweise durch Hartlöten, und zur Vervollständigung des Rohrleitungssystems müssen ein Zulaufrohr R 2 und ein Ablaufrohr R 3 an das erste bzw. letzte der hintereinandergeschalteten Rohre R 1 angeschlossen werden, üblicherweise ebenfalls durch Hartlöten.In a conventional evaporator, as shown in Fig. 1, heat exchange plates in the form of perforated lamellae len L must be produced and threaded onto copper pipes R 1 . The fins L must be firmly connected to the tubes R 1 , for which spacers (not shown) are usually required between the fins L. At closing, the pipes R 1 must be connected in the manner shown with bends B , usually by brazing, and to complete the piping system, an inlet pipe R 2 and an outlet pipe R 3 must be connected to the first or last of the pipes R 1 connected in series, usually also by brazing.

Ein solcher herkömmlicher Verdampfer hat keine sehr große wirksame Oberfläche, das Auffädeln der Lamellen auf die Rohre und das Verbinden mit diesen durch Löten od. dgl. ist schwierig und zeitraubend. Such a conventional evaporator is not very effective Surface, threading the fins on the pipes and connecting with them by soldering or the like is difficult and time consuming.

Fig. 2 zeigt eine Wabenplatte 20, die zusammen mit einer weiteren Wabenplatte 22 (Fig. 3) anstelle der Wärmetausch bleche oder Lamellen L des in Fig. 1 dargestellten bekannten Verdampfers benutzt wird. Solche Wabenplatten 20 bestehen aus Aluminiumfeinblech. Bislang wurden diese bekannten Waben platten als Sandwichkonstruktionselemente im Flugzeugbau verwendet. Allgemein können bei dem hier beschriebenen Wär metauscher aber beliebige metallische Wabenplatten verwen det werden. Fig. 2 shows a honeycomb plate 20 which is used together with a further honeycomb plate 22 ( Fig. 3) instead of the heat exchange plates or fins L of the known evaporator shown in Fig. 1. Such honeycomb panels 20 consist of aluminum sheet. So far, these known honeycomb panels have been used as sandwich construction elements in aircraft construction. In general, however, any metallic honeycomb panels can be used in the heat exchanger described here.

Fig. 3 zeigt einen fertigen Wärmetauscher. Zwischen den beiden Wabenplatten 20 und 22 ist ein Rohrleitungs system 24 angeordnet, von welchem in Fig. 3 nur das Zulauf rohr R 2, das Ablaufrohr R 3 und die Bögen B sichtbar sind, das aber im wesentlichen die gleiche Form wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Verdampfer hat, allerdings mit der wichtigen Ausnahme, daß das Rohrleitungssystem 24 eine in einem Stück fertiggebogene Rohrschlange ist, die nicht eine einzige Lötstelle aufweist. Fig. 3 shows a finished heat exchanger. Between the two honeycomb plates 20 and 22 , a pipe system 24 is arranged, of which only the inlet pipe R 2 , the outlet pipe R 3 and the bends B are visible in FIG. 3, but which is essentially the same shape as that in FIG evaporator illustrated. 1, but with the important exception, that the pipe system 24 is a finished sheet in one piece tube coil which does not have a single solder joint.

Das Rohrleitungssystem 24 kann allerdings auch ein gelötete tes System sein. Der Vorteil liegt dann gegenüber dem herkömmlichen Wärmetauscher nach Fig. 1 immer noch darin, daß das Herstellen, Lochen, Auffädeln und Verlöten von Lamellen entfällt.The piping system 24 can, however, also be a soldered system. The advantage over the conventional heat exchanger according to FIG. 1 is still that the manufacture, punching, threading and soldering of fins is eliminated.

Zur Herstellung des in Fig. 3 dargestellten Wärmetauschers wird das bereits fertige Rohrleitungssystem 24 zwischen den beiden Wabenplatten 20, 22 angeordnet, die zunächst noch den für diesen Zweck ausreichenden gegenseitigen Abstand aufweisen. Anschließend werden die beiden Wabenplatten 20, 22 gegeneinander gepreßt, wobei sich die in Fig. 3 nicht sichtbaren Rohre R 1 des Rohrleitungssystems, die vorzugsweise aus Metall bestehen, unter Verformung von mit ihnen in Berührung kommender Zellenwände 25 der Wabenplatten 20 in die Wabenplatten 20 einpressen (vgl. die Fig. 4 und 5). Die einander benachbarten Seiten der beiden Wabenplatten 20, 22 sind vor dem Verpressen mit einem Haft vermittler, z. B. einem Klebestoff, versehen worden, der nach dem Verpres sen die Wabenplatten 20, 22 fest zusammenhält. Das Verpressen kann so weit erfolgen, daß die beiden Wabenplatten 20, 22 gerade in gegen seitige Anlage kommen, oder noch etwas weiter, so daß sich die einander berührenden Zellenwände 25 der beiden Wabenplatten 20, 22 ineinander pressen. Statt des Haftvermittlers kann auch mit einem Widerstandsschweißverfahren eine feste und homogene Verbindung zwischen den Wabenplatten 20, 22 und gegebenenfalls zwischen diesen und dem Rohrleitungssytem 24 erzielt werden.To produce the heat exchanger shown in FIG. 3, the already finished piping system 24 is arranged between the two honeycomb plates 20, 22 , which initially still have the mutual distance sufficient for this purpose. The two honeycomb plates 20, 22 are then pressed against one another, the pipes R 1 of the piping system, which are not visible in FIG. 3 and which preferably consist of metal, being pressed into the honeycomb plates 20 while deforming cell walls 25 of the honeycomb plates 20 that come into contact with them (see FIGS. 4 and 5). The mutually adjacent sides of the two honeycomb panels 20, 22 are imparted with an adhesive, e.g. B. has been provided with an adhesive that holds the honeycomb panels 20, 22 tightly together after pressing. The pressing can take place to such an extent that the two honeycomb plates 20, 22 just come into contact with one another, or a little further, so that the cell walls 25 of the two honeycomb plates 20, 22 touching one another press into one another. Instead of the adhesion promoter, a firm and homogeneous connection between the honeycomb plates 20, 22 and, if appropriate, between them and the piping system 24 can also be achieved with a resistance welding process.

Fig. 5 zeigt, daß sich durch das Verformen der Zellenwände 25 bei V der Wabenplatten 20, 22 durch die Rohre R 1 beim Verpressen ein inniger Kontakt zwischen Rohren R 1 und Zellenwänden 25 ergibt. Durch die Verwen dung der Wabenplatten 20, 22 erhält der Wärmetauscher eine sehr große wirksame Oberfläche, die im Vergleich zu einem herkömmlichen Verdampfer der in Fig. 1 dargestellten Art bei vergleichbarer Größe mindestens sechsmal größer ist als dessen wirksame Oberfläche. Fig. 5 shows that by deforming the cell walls 25 at V of the honeycomb panels 20, 22 through the tubes R 1 during compression, there is an intimate contact between tubes R 1 and cell walls 25 . By using the honeycomb plates 20, 22 , the heat exchanger obtains a very large effective surface, which is at least six times larger than the effective surface of a comparable size compared to a conventional evaporator of the type shown in FIG. 1.

Durch die radiale Verformung ergibt sich eine Federwir kung, mit der die Verformungsstellen V im fertigen Wärme tauscher auf die Berührungsstellen mit dem Rohrleitungs system 24 ständig einen Druck ausüben.The radial deformation results in a spring effect with which the deformation points V in the finished heat exchanger continuously exert a pressure on the contact points with the pipe system 24 .

Die bevorzugte Lage, die die beiden Wabenplatten 20, 22 in bezug aufeinander und in bezug auf ein Rohr R 1 einnehmen, ist in Fig. 6 am Beispiel von jeweils drei Waben für beide Waben platten 20, 22 dargestellt.The preferred position, which the two honeycomb plates 20, 22 assume with respect to one another and with respect to a tube R 1 , is shown in FIG. 6 using the example of three honeycomb plates for both honeycomb plates 20, 22 .

Claims

Method of manufacturing a heat exchanger in the following steps:
Manufacture of a finished piping system,
Insert the piping system between two honeycomb plates made of easily deformable sheet metal, and
Pressing the two honeycomb panels together at least until they are in mutual contact,
characterized in that at Anein other press of the two honeycomb panels (20, 22) the Rohrlei processing system (24) under substantial deformation of coming into contact with him cell walls (25) of the honeycomb plates (20, 22) pressed into the honeycomb plates (20, 22) becomes.