DE3334538A1 - Vorrichtung zur befestigung der waermeaustauscherplatten/-lamellen auf tragrohren - Google Patents

Vorrichtung zur befestigung der waermeaustauscherplatten/-lamellen auf tragrohren

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DE3334538A1
DE3334538A1 DE19833334538 DE3334538A DE3334538A1 DE 3334538 A1 DE3334538 A1 DE 3334538A1 DE 19833334538 DE19833334538 DE 19833334538 DE 3334538 A DE3334538 A DE 3334538A DE 3334538 A1 DE3334538 A1 DE 3334538A1
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heat exchanger
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Lajos Dudas
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zur Befestigung der NYärmeauatauscherplattea /-lamellen/ auf Tragrohren Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zurXBefestigung der Wärmeaustauscherplatten /-lamellen/ auf Tragrohren.
  • Es ist bekannt, daß in der Industrie, Landwirtschaft, Dienstleistung, usw. Wärmeaustauscher aus Platten hauptsächlich zu Kühlzwecken in grosser Anzahl angewandt werden. Die jY#Iärmeaustauscher bestehen im Wesentlichen aus Rohren zum Transport der wärmetragenden mediums und auf diese aufgezogenen Wärmeaustauscherplatten. Um sie die Funktion fort dauernd gewähren zu können, ist eine feste Verbindung zwischen dem Tragrohr und der Wärmeaustauscherplatte auszugestalten. Bei der Anwendung von Stahlröhren und Wärmeaustauscherplatten aus Stahl werden diese Forderungen durch Eintauchen in das z.B. Zinn- oder Zinkbad erfüllt. Das Zinn gewährt den Korrosionsschutz der konstruktiven Elemente und gleichzeitig führt auch die Befestigung der Platten durch.
  • Bei Rohren mit dünner Wand wird die Verbindung zwischen dem Rohrsitz der Wärmesustauscherplatten und dem Rohr durch mechanische Ausbreitung, z,3. mittels Kugeln hergestellt.
  • In Verbindung mit der Produktion von Wärmeaustauschern richtet sich das Interesse der Fachleute immer mehr auf das Aluminium. Nach der leichten Bearbeitbarkeit, guter Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit läßt sich das Aluminium für die Herstellung von Wärmeaustauscherplatteti als ein ideales Material ansehen.
  • Trats zeiten ausgezeichneten Eigenschaften konnte sich die Anwendung vom Aluminium wegen den Problemen bezüglich der Verbindung nicht verbreiten.
  • Es ist nämlich bekannt, daß die die Aluminiuiaoberfläche bedeckende Oxidschicht die Entstehung einer metallischen Verbindung mit anderen Materialien verhindert Die Fntfernung dieser Oxidschicht und die Vorbereitung dieser OberfläcbF zur Geeignetheit für metallische Verbindung sind sehr komplizierte und daher sehr kostspielige Verfahren.
  • Aus diesem Grund erfolgte die Verbreitung vom Aluminium nicht.
  • Die anderen bekannten Lösungen stellen eine Verbindung zwischen dem Tragrohr und der Wärmeaustauscherplatte aus Aluminium mechanisch her. Bei Rohren mit geringer Festigkeit und dünner Wand kommt das vorher schon dargestellte Verfahren zur Rohrausbreitung zur Anwendung. Dieses Verfahren ist von begrenzter Anwendbarkeit, da es nur'in solchen Fällen zur Anwendung kommen kann, wo gegenüber den Rohren keine das Gewicht der Platten übersteigende Belastbarkeitsforderung gestellt wird, Bei der Anwendung vom Rohr mit dichter Wand, bzw. von hoher Festigkeit gewährt eine der bekannten Lösungen die Befestigung der Wärmeaustauscherplatten durch Abstandringe, Bei dieser Lösung umgeben die Abstandringe die Wärmeaustauscherpiatten von zwei Seiten. Diese gewähren einerseits eine stationäre Lage der Platten, andererseits aber besti#mmen den Abstand zwischen den Platten.
  • Nach einer weiteren Lösung sind die Rohrsitze für die Abstandhaltung, bzw. für die Erfüllung der Befestigung#-aufgaben geeignet ausgebildet. Diese doppelte Funktion wird durch die kegelförmige Ausbildung der Rohrsitze erreicht.
  • Dadurch nämlich lassen sich die Rohrsitze der auf das Tragrohr aufgesetzten en Wärmeaustauscherplatten im entsprechend der Kegelförmigkeit festgesetzten tasse miteinander verbinden.
  • Die Mängel dieser Lösungen lassen sich, wie folgt, zusammenfassen: für die Produktion ist der manuelle Arbeitsbedarf gross, der Produktionsvorgang lässt sich schwer automatisieren; - sowohl die Abstandringe, als auch die speziell ausgebildeuten R#hr##tze ve##indern die Ausbildung von optimalen Wärmeströmungsverhältnissen; - bei Tiefkühlung entsteht Eis an den Verbindungsstellen der Abstandringe, sowie der Rohrsitze, das schädliche Spannungen und die Verkürzung der Lebensdauer des Wärme--austauschers als Folge hat; - das mögliche Mass der Kaltverformbarkeit vom Aluminium beschränkt die spezielle Ausbildung der Rohrsitze.
  • Infolge der bekannten Mängel, besonders in Anbetracht der schnellen Verbreitung der Anwendung von den tfärmeaustauschern, ergibt sich der Bedarf an Ausbildung von solchen Verbindungsweisen, die sowohl die wärmetechnische, als auch die lebensdauermässige, bzw. produktivitätsmässige Forderung erfüllt.
  • Unsere darzustellende Erfindung tut all diesen drei Zielsetzungen genug.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es durch den auf die Rohrsitze ausgeübten mechanischen Druck im Falle der angemessenen Wahl der Parameter mittels Lotes eine Verbindung von zu der vorher erwähnten ähnlichen Qualität erzeugt werden kann.
  • Die Grundbedingung zur Erzeugung dieser Verbindung ist, daß die Festigkeitseigenschaften des Rohres die Festigkeitseioenschaften der Wärmeaustauscherplatte bedeutend übersteigen, Die Parameter dieser Elemente sind praktisch so zu wählen, daß das Rohr an dem Druckwert, wobei das Material des Rohrsitzes schon bleibende Formänderung erleidet, d.h. fliesst, innerhalb den Grenzen-der elatischen Formänderung bleibt.
  • Gewährt man all darüber hinaus auch das, daß der Vorgang des auf den Rohrsitz ausgeübten mechanischen Druckes in irgendeinen automatisierten Produktionsprozess des Wärmeaustauschers eingesetzt wird, so werden die drei Zielsetzungen erfüllt.
  • Besondere Schwierigkeit bei der praktischen Lösung der Zielsetzung wird dadurch gebildet, daß der mechanische Druck auf -einen ringförmigen Rohrsitz auszuüben ist, wobei gleichzeitig der angewandte Wärmeaustauscher 4, 8, 16, usw. enthält Die Rohre sind aneinander sehr nahe, in mehreren Reihen angeordnet #~e gesetzte Aufgabe wird durch die Erfindung auf die unten angeführte Weise gelöst.
  • Der Rohr sitz der Wärmeaustauscherplatte wird von einer gespalteten Hülse mit Aussenkegel umgeben. Ubt man einen axialen Druck durch eine Hülse mit Innenkegel auf die Hülse mit Aussenkegel aus und verhindert man gleichzeitig sie iLl axialer Bewegung, so verschieben sich die durch die ÅuSspaltunv entstandenen Segmente radial und üben Kraft auf den Rohrsitz aus.
  • Durch die angemessene Dimensionierung der Buchse und der Hülse, sowie der Schubkraft lässt es sich erreichen, daß der Rohrsitz infolge der darauf ausgeübten Kraftwirkung fliesst und mit dem Tragrohr feste, mechanische Verbindung erzeugt. Schliesst man die Anlage einem Automat für Wärmeaustauscherproduktion an, sowie setzt man die zwecks durch die Segmente der gespalteten Hülse mit Aussenkegel ausgeüb ten Beschlagen notwendigen Bewegungen in das Program des Automates ein, so lässt sich die Produktion vollautomatisieren.
  • Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt.
  • Zwecks leichteren Erklärlichkeit sind die meist wichtigsten Elemente der Erfindung in Fig. 2 vergrössert worden.
  • Die Vorrichtung ist in dem zum Beispiel genommenen Fall zu dem Aufsetztkopf des in HU-PS 158 058 dargelegten Automates für Kühlblockherstellung durch Zapfen 8 mit Gewinde angeschlossen.
  • Die Vorrichtung funktioniert, wie folgt.
  • Die Wärmeaustauscherplatte 2 wird auf die übliche Weise auf das Tragrohr 1 heraufgesetzt.
  • Bevor die Platte die Befestigungsstelle erreicht, setzt sich der hydraulische Zylinder 14 in Bewegung, dessen Kolbenstange die Pressplatte 9 vor sich schiebt. Der hydraulische Zylinder 14 ist zu den Zapfen 8 durch die Tragplatte 16 befestigt. Die Ölversorgung des hydraulischen Zylinders wird durch die Leitung 15 gewährt.
  • Durch die Pressplatte wird die Schubkraft auf die Hülse 4 mit Innenkegel übergeben, deren Anzahl der Anzahl dei Trägrohre yricht, Die gespaltete Hülse 4 mit Innenkegel drückt die Segmente der durch Befestigungsbolzen 5 an den Aufsetzkopf 7 befestigten gespalteten Hülse 3 mit Aussenkegel radial zusammen. Die sich zusammendrückenden Segmente beschlagen den zylindrischen Rohrsitz der Wärmeaustauscherplatte 2 auf den äusseren Mantel des Rohr#s. Das Beschlagen lässt sich sowohl in der bewegten, als auch in der ruhenden Lage des Aufseztkopfes durchführen. Beim Rück*<hr der Kolbenstange in die Ausgangslage nimmt die Druckplatte 9 die Hülse 4 mit Innenkegel durch die Achsenmutter 12 mit, während die gespaltete Hülse 3 mit Aussenkegel vom Druck befreit wird und ihre ursprüngliche Form aufnimmt. Wenn der Auf setzt kopf nochmals in die Ausgangslage zwecks Durchführung eines Aufsetzvorganges zurückzukehren beginnt, so nimmt er die Vorrichtung zur Plattenbefestigung auch mit.
  • Im Falle eines Wärmeaustauschers aus mehreren, bzw.
  • vielen Tragrohren übten sich Kräfte von unterschiedlicher Grösse auf die einzelnen Rohrsitze infolge der innerhalb des Toleranzfeldes der Rohre mit theoretisch gleichem Durchmesser abweichenden tasse aus, da nämlich der grösste Rohrdurchmesser das Zusammendrücken steuern würde. So könnte es sich ergeben, daß bei arosser Streuung der Rohrdurchmesser der Rohrsitz der Platte bei dem Rohr mit kleinstem Durchmesser nicht genügend beschlagen werden könnte. Zu dessen Vermeidung ist es zu gewähren, daß die Hülsen mit Innenkegel in Abhängigkeit von dem Rohrdurchmesser unterschiedlichen VJeg ausführen können.
  • Zu diesem Zweck dient der vor die Druckplatte 9 angeordnete elastische Ring 11. Zwischen dem elastischen Ring und der Hülse mit Innenkegel ist eine Unterlage 10 angeordnet.
  • Falls sich nämlich das Beschlagen infolge eines grösseren Rohrdurchmessers auf irgendeinem Rohr abgeschlossen hat, d.h. sich die Hülse 4 mit Innenkegel nicht mehr weiter fortbewegen kann, so wird die Schubkraft von der Deformation des elastischen Ringes 11 übernommen. Dadurch kann der hydraulische Zylinder die Druckplatte weiter voranschieben und nun kann sich das Beschlagen auch auf Hen anderen Rohren abschliessen.
  • Nach dem Beschlagen erhält man eine bewegungsfreie feste Verbindung. Infolge der abweichenden Rohrgrösse, bzw. der Ungleichmässi#keit der Rohre könnte es vorkommen, daß sich die Druckplatte 9 aus der theoretischen Ebene hinausversetzt, Die hierbei entstehenden schädlichen Kraftwirkungen können durch die Lagerung der Leitachse mittels Kugelsitzes beseitigt werden, Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich in folgenden zusammenfassen: - mechanisch kann so eine Verbindung hergestellt werden, die sowohl die Festigkeits-, als auch die thermotechnischen Forderungen erfüllt; - die mit speziell ausgebildeten Rohrsitzen versehenen Wärmeaustauscherplatten, bzw. Hilfsplatten /Abstandringe/, die produktionsmässige, wärmeströmungsmässige und beständigkeitsmässige Probleme verursachen, sind nicht notwendig; - der erfindungsgemässe Befestigungsvorgang lässt sich in den automatisierten Produktionsvorgang einfach einsetzen und so setzt der Übergang auf die Anwendung vom Aluminium die Produktion nicht herab, Die erfindungsgemässe Vorrichtung beschränkt sich auf die Anwendung von Wärmeaustauscherplatten aus Aluminium nicht, da sich sie für das Beschlagen von aus anderen lletallen hergestellten Platten ausgezeichnet eignet.
  • So kann sie beispielsweise auch für die Herstellung von Ylärmeaustauschern aus Rotkupfer benutzt werden, wobei gegenwärtig die Befestigung der Wärmeaustauscherplatten zu den Rohren durch Rohrausbreitung erfolgt.
  • Die erfindungsgemässe# Vorrichtung darf nicht nur zu dem als Beispiel dargestellten Automat für Kühlblockproduktion angeschlossen zur Anwendung kommen. Da sich mittels ihr auch dann eine perfekte Verbindung herstellen lässt, wenn der Durchmesser des Rohrsitzes den Durchmesser des Tragrohres in dem Masse übersteigt, daß sich so ein namuelles Aufsetzen der Teile ermöglichen lässt, d.h, sich die Vorrinhtung auch für das manuelle Aufsetzen ausbilden lässt.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Befestigung der Wärmeaustauscherplatten /-lamellen/ auf Tragrohren Patentansprüche le Vorrichtung zur Befestigung der Wärmeaustauscherplatten /-lamellen/ auf Tragrohren, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie aus gespalteten Hülsen /3/ mit Aussenkegel, die der Anzahl der Rohrsitze der Wärmeaustauscherplatten entspricht, sich an diese anschließenden Hülsen /4/ mit Innenkegel, Druckplatten /9/, sowie Kraftübertragungsorgan /14/ besteht, 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß zwischen der Druckplatte /9/ und der Hülse /4/ mit Innenkegel ein federndes Element /11/ angeordnet ist, 3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Druckplatte /9/ eine Lagerung mittels Kugelsitz /13/ hat,
DE19833334538 1983-09-23 1983-09-23 Vorrichtung zur befestigung der waermeaustauscherplatten/-lamellen auf tragrohren Granted DE3334538A1 (de)

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DE604705C (de) * 1934-10-26 Willy Kunze Einrichtung zur loesbaren Befestigung von Rohren in einer Rohrwand
DE2129096A1 (de) * 1970-06-11 1971-12-16 Ferodo Sa Vorrichtung zur dichten Montage eines Rohres durch eine Wand

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