DE3343952A1

DE3343952A1 - Verfahren und vorrichtung zur formgebung eines waermetauscherelements und zu seiner befestigung an einem zylindrischen koerper

Info

Publication number: DE3343952A1
Application number: DE19833343952
Authority: DE
Inventors: Karl Anders 68600 Pietasaari Willman
Original assignee: JA RO Oy AB
Current assignee: JA RO Oy AB
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1983-12-05
Publication date: 1984-06-20
Also published as: SE453646B; SE8306736L; FI824362L; FI824362A0; SE8306736D0; FR2537895A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Formgebung eines Wärmetauscherelementes und zu dessen Befestigung an einem zylindrischen Körper

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Formgebung eines Wärmetauscherelementes und zu dessen Befestigung an einem zylindrischen Körper, wobei das Wärmetauscherelement zunächst vorteilhaft erweise durch Walzen geformt wird, wobei der zylindrische Körper, mit dem das Wärmetauscherelement verbunden ist, als Aufspannrahmenwalze dient, um das geformte Wärmetauscherelement weiter in den oberen Bereich des zylindrischen Körpers in der Weise heranzuführen, daß das Wärmetauscherelement in vorteilhafter Weise mit dem zylindrischen Körper verbunden werden kann. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung, mit der ausgehend von einem Metallstreifen das Wärmetauscherelement geformt und auf die Oberfläehe eines zylindrischen Körpers in der Weise aufgespannt wird, daß eine vorteilhafte Form der Befestigung möglich wird.

Zur Formung eines Wärmetauscherelementes und zu dessen Befestigung auf der Oberfläche eines zylindrischen Körpers werden zwei voneinander verschiedene Verfahren am häufigsten verwendet: das Wärmetauscherelement besteht aus getrennten gebogenen Teilen, die durch Schweißen oder durch eine äquivalente Vorgehensweise miteinander verbunden werden, jedoch nicht bevor sie mit der Oberfläche des zylindrischen Körpers in Verbindung gebracht wurden; oder aber das Wärmetauscherelement wird getrennt vom zylindrischen Körper aus einem Stück geformt, wobei das fertige Wärmetauscherelement dann auf den zylindrischen Körper aufgeschoben wird. In beiden Fällen ist es notwendig, sehr genau die Lage der Teile des Wärmetauscherelementes auf der Montagefläche zu bestimmen und anschließend das Element insgesamt intermettierend z.B. durch Verwendung lokaler Schweißpunkte zu verbinden. Wenn das Element

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aus getrennten gebogenen Teilen besteht, müssen zusätzlich diese Teile miteinander verbunden werden, bevor das tatsächliche Befestigen des Elementes an der Oberfläche des zylindrischen Körpers ausgeführt werden kann.
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Wenn diese Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet werden, ist es klar, daß das Aufspannen des Wärmetauscherelementes auf der Oberfläche des zylindrischen Körpers dann größere Schwierigkeiten macht, wenn eine dichte und gleichmäßige Verbindung gewünscht wird. Da es außerdem zunächst einmal erforderlich ist, das Element provisorisch auf der Schweißfläche zu befestigen, beispielsweise durch Verwendung von lokalen Schweißpunkten, führen die so geschaffenen lokalen Schweißpunkte zu Unregelmäßigkeiten in der endgültigen Befestigung, deren Auswirkungen schwer zu beherrschen sind. Dementsprechend sind die Verfahren nach dem Stand der Technik auch langsam, und die Befestigung des Wärmetauscherelementes an der Oberfläche des zylindrischen Körpers hat einen bemerkenswerten Einfluß auf die Herstellkosten des Endproduktes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein vorteilhafteres und zuverlässigeres Verfahren als bisher für die Formgebung von Wärmetauscherelementen und für die Verbindung derselben mit der Oberfläche eines zylindrischen Körpers zu schaffen. Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren zur Formgebung eines Wärmetauscherelementes und zu dessen späterer enger Verbindung mit der Oberfläche eines zylindrischen Körpers angewandt werden kann. Die wesentlichen Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und die erfindungswesentlichen Merkmale und Vorteile der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus dem Anspruch 7.

Wie durch die Erfindung gelehrt, wird zur Formgebung eines Wärmetauscherelementes in einer vorherbestimmten Form vorteilhafterweise ein Metallband gewalzt, und das so hergestellte Wärmetauscherelement

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wird direkt an die Oberfläche eines zylindrischen Körpers zu seiner Befestigung herangeführt. Die Führung des Wärmetauscherelementes und sein Aufspannen auf der Oberfläche, auf der es befestigt werden soll, wird dadurch erreicht, daß der zylindrische Körper in der Weise verwendet wird, daß das Wärmetauscherelement vor seiner Befestigung axial durch eine Formwalzenanordnung und/oder einen Form tunnel gezogen wird, wobei der zylindrische Körper selbst als Zugwalze dient. Während der zylindrische Körper sich auf diese Weise mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Zuführwalzen dreht, wird das Wärmetauscherelement eng an der Oberfläche des zylindrischen Körpers gehalten. Die Befestigung des Elementes am zylindrischen Körper kann aufgrund der Rotation des zylindrischen Körpers vorteilhafterweise mit stationären Schweißvorrichtungen ausgeführt werden.

Bei Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung kann die Formgebung eines Wärmetauscherelementes und seine Befestigung an einem zylindrischen Körper in einem kontinuierlichen Prozeß erfolgen, wodurch beispielsweise das Aufspannen und die vorläufige Befestigung des Wärmetauscherelementes, beim Stand der Technik ein zeitraubender Arbeitsschritt, weggelassen werden kann. Gleichzeitig erfordert die Befestigung nach der Lehre der Erfindung keinerlei Befestigungspunkte für eine vorübergehende Befestigung, die an verschiedenen Stellen auf der Verbindungsoberfläche angeordnet werden, und dementsprechend kann die Verbindungsschweißnaht kontinuierlich und dicht ausgeführt werden, ohne beispielsweise bei Lichtbogenschweißung die erforderliche Stromstärke ändern zu müssen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt einen Transportschlitten, auf den die Arbeitsvorrichtungen, die für die Formgebung des Wärmetauscherelementes erforderlich sind, untergebracht werden. Der Transportschlitten kann mit der Drehwelle des zylindrischen Körpers antriebstechnisch verbunden werden, wodurch es möglich wird, durch Steuerung der Geschwindigkeit des Transportschlittens, ein schraubenförmiges Wärmetauscherelement auszubilden, dessen Steigung durch die Geschwindigkeit des Transportschlittens bestimmt wird. Es ist

— ο-Ι möglich, auf dem Transportschlitten auch die für die Befestigung des Elementes auf der Oberfläche des zylindrischen Körpers notwendige Vorrichtung anzuordnen. Wenn der Antrieb des Transportschlittens von dem der Drehwelle des zylindrischen Körpers abgetrennt wird, kann eine Mehrzahl von verschieden geformten Wärmetauscherelementen auf der Oberfläche befestigt werden.

Im Hinblick auf die Formgebung der Befestigungsflächen für das Wärmetauscherelement wurde auf dem Transportschlitten eine Werkzeugmaschine, vorteilhafterweise beispielsweise eine Schleifmaschine, montiert, mit der die Befestigungsflächen geformt werden, um ein günstiges Schweißergebnis beispielsweise so zu erreichen, daß eine Schweißnaht erhalten wird, die die gesamte Befestigungsfläche abdeckt. Um ein positives Schweißergebnis sicherzustellen, wurden die Formwalzen und/oder der Formtunnei auf pneumatisch einstellbaren Trägern angeordnet, die des weiteren mit dem Transportschlitten verbunden sind. Um die Befestigung in vorteilhafter Weise zu erhalten, ist außerdem innerhalb des Wärmetauscherelementes ein Schutzgasrohr in der VOt bersten halben Windung des Wärmetauscherefements angeordnet, welches am Schweißpunkt endet. Das Schutzgas wird in das Rohr eingeleitet, wodurch eine Schutzgasatmosphäre, falls notwendig über den gesamten halben Windungsbereich von den Formwalzen bis zu den Schweißbrennern, erhalten werden kann. Dementsprechend kann das Schweißen unter Schutzgas an jedem beliebigen Punkt nach den WaI-5 zen ausgeführt werden.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung von oben gesehen,

Fig. 2 die Ausführungsform nach Fig. 1 geschnitten in Ebene H-Il und

Fig. 3 eine teilweise Ansicht einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der die Führung des Warmetauscherelementes und dessen Aufpressen gegen die Fläche des zylindrischen Körpers ausschließlich mit Hilfe der Formwalzen ausgeführt wird.

Wie in den Figuren 1 und 2 beschrieben, wurde eine Metallbandrolle 1 in einem Gestell 3 auf dem Transportschlitten 2 aufgesetzt. Zur Formung des gewünschten Wärmetauscherelements 9 wird das Metallband 4 über Führungsrollen 5 auf dem Transportschlitten 2 zu den Formgebungsrollen 6 und 7 und danach zu den Schleifmaschinen 8 geführt, wodurch die Kanten des Warmetauscherelementes 9 zur Herstellung einer vorteilhaften Befestigungsfläche geschliffen werden. Das so vorgeformte Wärmetauscherelement 9 wird weiter über Zugwalzen 10 zu den Formwalzen 12 und dem Formtunnel 27 unter dem zylindrischen Körper 11 mit dem Ziel geführt, das Wärmetauscherelement fertig zu formen und in die gewünschte Lage und eines engen Kontaktes mit der Oberfläche des zylindrischen Körpers 11 zu führen. Der Formtunnel 27 wird mit einer Justierschraube 28,in einer bezüg-

2ö ; lieh des zylindrischen Körpers 11 günstigen Stellung,ausgerichtet. Eine vorteilhafte Höhe der Formwalzen 12 und des Formtunnels 27 bezüglich des zylindrischen Körpers 11 wird mit Hilfe einer pneumatischen Einrichtung 13 aufrechterhalten. Außerdem wurde das Gestell 14 der pneumatischen Einrichtung 13 mit Armen 15 mit dem Transportschlitten 2 verbunden. Als Einzugsrolle, die mit den Formwalzen 12 zusammenwirkt, wirkt der zylindrische Körper 11, der, da er gleichzeitig rotiert, bewirkt, daß das Wärmetauscherelement 9 in einer Lage engen Kontaktes auf der Oberfläche des zylindrischen Körpers 11 bleibt. Die eigentliche Befestigung des Wärmetauscherelementes 9 auf der Oberfläche des zylindrischen Körpers 11 wird unter Verwendung der durch die Schleifmaschinen 8 hergestellten vorteilhaften Befestigungsfläche (Fase), durch Schweißen hergestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden, wenn das Profil des Warmetauscherelementes 9 im wesentlichen ein Halbkreis ist, die beiden Befestigungszonen 16 zur gleichen Zeit mit Hilfe der Schweißbrenner 17 mit einer von der Drehgeschwindigkeit des zylindrischen Körpers 11 abhängigen Geschwindigkeit geschweißt. Das Schweißen

-δι kann deshalb mit gleichmäßiger Stromstärke durchgeführt werden, da, wie die Erfindung lehrt, abgesehen von der ursprünglichen Führungsschweißung, keine provisorischen lokalen Schweißpunkte wie beim Stand der Technik zur Befestigung des Wärmetauscherelementes erforderlich sind. Außerdem wird das bei dem Schweißvorgang benötigte Schutzgas durch ein innerhalb des Wärmetauscherelementes 9 angeordnetes Rohr 18 geführt, so daß im Wärmetauscherelement 9 vor den Schweißbrennern 17 eine Schutzgasatmosphäre vorhanden ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, bewegt sich der Transportschlitten 2 mit Hilfe eines Elektromotors 20 und einer Kettenübertragung 21 auf Schienen relativ zum Körper 11, um ein schraubenförmiges Wärmetauscherelement 9 an der Oberfläche eines zylindrischen Körpers 11 zu befestigen. Über die Kupplung 23 und Kettentrieb 22 steuert der Elektromotor 20 auch die Drehwelle 24 des zylindrischen Körpers 11. In Figur 1 sind auch die Endstücke 25 und die Träger 26 an beiden Enden des zylindrischen Körpers 11 gezeigt, mit denen der Körper Π zur Durchführung der Rotation gesteuert wird.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 findet das Aufspannen des Wärmetauscherelementes 9 auf der Oberfläche des zylindrischen Körpers ausschließlich mit Hilfe von Formwalzen 1 2 statt. In diesem Fall ist eine der Formwalzen 12 an der Stelle des Formtunnels 27 der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 angebracht, wobei der Rest 5 der Vorrichtung unverändert ist.

Obwohl hier vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt wurden, bei denen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise Walz-, Schleif- und Schweißvorgänge verwendet werden, ist es klar, daß die angewandten Arbeitsverfahren durch andere äquivalente Arbeitsverfahren ersetzt werden können, wobei die Erfindung im wesentlichen unverändert bleibt.

Claims

Zipse + Habersack

Kemnatenstraße 49
D-8Q00 München 19

Oy Ja-Ro Ab 5- Dez.1983

FI-68600 Pietarsaari OU 10

Patentansprüche

Verfahren zur Formgebung eines Wärmetauscherelementes und zu seiner Befestigung an einem zylindrischen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallband (4) mit Formgebungsmitteln (6, 7) zu einem Wärmetauscherelement (9) geformt wird, das mittels Führungsvorrichtungen (10, 12, 27) mit dem in eine Drehbewegung versetzten zylindrischen Körper (11) in Kontakt gebracht wird, wobei das Wärmetauscherelement (9) an der Oberfläche des zylindrischen Körpers (11) befestigt wird (Fig. 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (4) durch Walzen (6, 7) auf einem neben dem zylindrischen Körper (11) beweglichen Transportschlitten (2) in ein Wärmetauscherelement (9) umgeformt und das geformte Wärmetauscherelement (9) mit Hilfe von Formwalzen (12) und/oder einem Formtunnel (27) auf die Fläche des zylindrischen Körpers (11) geführt wird, wo das Wärmetauscherelement (9) mit Hilfe von Brennern (17) befestigt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (11) in Drehung versetzt wird und als obere Aufspannrahmenwalze im Zusammenwirken mit den Formwalzen (12) dient.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form bzw. Führungsvorrichtungen (12, 27) im wesentlichen mittels einer pneumatischen Einrichtung (13) mit dem Körper (11) in Kontakt gehalten werden.
■*· 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß das bei dem Befestigungsprozeß erforderliche Schutzgas durch ein innerhalb des Wärmetauscherelements (9) angeordnetes Rohr (18) in direkte Nähe der Anschweißstelle zwischen dem Wärmetauscherelement (9) und dem Körper (11) geführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Wärmetauscherelementes (9) und dessen Befestigung an dem zylindrischen Körper (11) im wesentlichen

!0 kontinuierlich erfolgt.
7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen beweglichen, im wesentlichen nahe bei dem zylindrischen Körper (11) angebrachten Transportschlitten (2), auf dem die Formgebungsmittel (6, 7) und die Form-und Führungsmittel (12, 27) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportschlitten (2) unabhängig von der Drehachse (24) des zylindrischen Körpers (11) angetrieben wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportschlitten (2) mit der Drehachse (24) des zylindrischen Körpers (11) zusammen angetrieben werden.