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Vorrichtung zur Montage von aus Platinen und darauf gut wärme-
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leitend befestigten Rohrschlangen bestehenden Wärmeübertragern KUhl-
oder Gefriergeräte für Haushalt und Küche bestehen im wesentlichen aus einem isolierten
Gehäuse, in dem eine Kleinkältemaschine untergebracht ist. Die Wärmeübertrager,
insbesondere Verflüssiger (Kondensatoren) derartiger Kleinkältemaschinen sind meistens
luftgekühlt und enthalten häufig eine die Rückwand des Kühl- oder Gefriergerätes
bildende Aluminiumplatte, die sogenannte Platine, auf der einer mäanderförmige Rohrschlange
befestigt ist, die eine Vielzahl von im Abstand von z.B. 40 bis 50 Millimeter parallel
angeordneten, geraden Rohrabschnitten aufweist, die durch über einen Winkel von
1800 verlaufende, bogenförmige Rohrabschnitte verbunden sind (DE-GM 83 07 159).
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Die beispielsweise 400 bis 500 Millimeter langen und einen Außendurchmesser
von 5 Millimeter aufweisenden geraden Rohrabschnitte derartiger Wärmedbertrager
müssen sowohl zueinander als auch zu zwei zugeordneten Seiten der rechteckförmigen
Platine exakt parallel angeordnet sein, um eine gleichförmige Verflussigung zu erhalten
und Geräuschentwicklungen aufgrund des durchströmenden Kältemittels zu vermeiden.
Die Abweichung von dieser Parallelität darf beispielsweise nicht mehr als plus/minus
1 Millimeter betragen. Außerdem muß die Rohrschlange auf ihrer gesamten Länge in
gleichförmiger Berührung mit der Platine stehen, damit der Wärmeübergang aus der
Rohrschlange in die Platine nicht lokal behindert wird.
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Hierbei werden häufig nur Spalte von maximal 0,1 Millimeter zwischen
der Rohrschlange und der Platine toleriert.
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Die Herstellung eines WärmeUbertragers erfolgt dadurch, daß ein Rohr
in einer Biegemaschine zu einer Rohrschlange vorgebogen und dann auf der Platine
festgelegt, z.B. auf diese aufgelötet oder aufgeklebt wird. Die Rohrschlange ist
jedoch
nach dem Biegeprozeß sehr labil und daher schwer zu handhaben,
so daß sie ohne Hilfsvorrichtung nicht formgenau auf der Platine positioniert und
auch nicht für die Dauer der Aushärtung des Lots oder Klebmittels gehalten werden
kann.
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Da brauchbare Vorrichtungen für diesen Zweck bisher nicht bekannt
sind, ist die Serienfertigung von derartigen Wärme-Ubertragern zu vertretbaren Preisen
bisher nicht möglich.
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Entsprechendes gilt fUr aus Platinen und darauf festgelegten Rohrschlangen
bestehende Verdampfer von KUhl- oder Gefriergeräten.
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Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung einer Vorrichtung
zugrunde, die zur automatischen Montage von Wärme-Ubertragern, welche aus Platinen
und darauf festgelegten, mäanderförmig verlegten Rohrschlangen bestehen, unter Einhaltung
der dabei erforderlichen Toleranzen geeignet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 vorgesehen.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die geraden Rohrabschnitte
der Rohrschlange während des AndrUckvorgangs in axialer Richtung gespannt und dadurch
in der durch die Spannbackenform vorgegebenen Lage exakt positioniert werden, so
daß sie beim Andrücken an die Platine nicht seitlich wegrutschen und dadurch verbogen
werden oder ihre Parallelität untereinander bzw. zu den zugehörigen Seiten der Platine
verlieren können.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 einen mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung hergestellten Wärmeübertrager; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie
II-II der Fig. 1 mit einer Ubergeordneten Andrückleiste der Vorrichtung; Fig. 3
die schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage des
WärmeUbertragers nach Fig. 1 und 2 in der Einlegeposition; Fig. 4 die schematische
Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in der Andruckposition; Fig. 5 eine schematische
Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in der Einlegeposition der Rohrschlange;
Fig. 6 schematisch die mit der Vorrichtung nach Fig. 3 bis 5 erzeugte Verspannung
der Rohrschlange des Wärmeübertragers; Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt längs der
Linie VII-VII der Fig. 6; Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie VIII-VIII
der Fig. 6; Fig. 9 die Draufsicht auf eine Spannbacke der Vorrichtung nach Fig.
3 bis 5 in der Einlegeposition; und Fig. 10 die Draufsicht auf die Spannbacke nach
Fig. 9 in der Spannposition.
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Nach Fig. 1 und 2 besteht ein Wärmeubertrager aus einer quadratischen
oder rechteckigen Aluminiumplatte bzw. Platine 1 und einer auf diese aufgelöteten
oder aufgeklebten Rohrschlange 2, die gerade Rohrabschnitte 3 und um 1800 gebogene
Rohrabschnitte 4 enthält und somit Mäanderform besitzt. Die geraden Rohrabschnitte
sind sowohl zueinander als auch zu zwei Seiten 5 der Platine 1 exakt parallel ausgerichtet,
damit sie in einem betriebsfertigen
KUhlgerät horizontal zu liegen
kommen. Zur Befestigung der Rohrschlange 2 an der Platine 1 dient ein Lot oder Klebmittel
6, das wie die Rohrschlange mäanderförmig auf die Platine 1 aufgebracht ist.
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Zur Montage des Wärmetibertragers ist die in Fig. 3 bis 5 schematisch
dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Montage vorgesehen.
Sie enthält eine Grundplatte 8, auf der zwei vertikale FUhrungssäulen 9 montiert
sind, auf denen ein doppelarmiger, z.B. U-förmiger Träger 10 verschiebbar gelagert
ist. Der Träger 10 ist mittels einer Antriebseinheit 11, z.B. einer hydraulischen
Zylinder-/Kolben-Anordnung, in den Richtungen eines Doppelpfeils 12 auf- und abbewegbar
auf den Führungssäulen 9 gelagert. Zwischen den beiden Armen des Trägers 10 ist
eine Aufnahmevorrichtung 14 für die Rohrschlangen 2 drehbar gelagert. Sie enthält
einen Grundrahmen 15, in dem mehrere, Uber die Oberfläche des Grundrahmens hinausragende
Spannbacken 16 in Form von Exzentern drehbar gelagert sind.
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Diese Spannbacken 16 sind in zwei parallelen Reihen angeordnet und
in jeder Reihe um eine dem Abstand zwischen den geraden Rohrabschnitten der Rohrschlange
2 entsprechende Strecke beabstandet. Außerdem sind die beiden Reihen von Spannbacken
16 so relativ zueinander versetzt, wie der Lage der gebogenen Rohrabschnitte der
Rohrschlange 2 entspricht. Der Abstand der beiden Spannbackenreihen voneinander
entspricht dem Abstand der beiden gegenUberliegenden Reihen von bogenförmigen Rohrabschnitten
der Rohrschlange 2, so daß also beim Einlegen einer Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrichtung
14 jede Spannbacke 16 in einen der bogenförmigen Rohrabschnitte der Rohrschlange
2 zu liegen kommt. Schließlich sind am Grundrahmen 15 noch senkrecht zu den Spannbackenreihen
verlaufende AndrUckleisten 17 befestigt. Diese sind dort angeordnet, wo beim Einlegen
einer Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrichtung 14 die geraden Rohrabschnitte zu
liegen kommen.
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Die Aufnahmevorrichtung 14 ist mittels Drehzapfen 18 drehbar in den
Armen des Trägers 10 gelagert. Zu ihrer Drehung in Richtung eines Doppelpfeils 19
(Fig. 3) um 1800 ist eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit 20 vorgesehen,
die beispielsweise ein Ritzel, eine Zahnstange und eine Zylinder-/ Kolben-Anordnung
oder einen Motor und zwei Zahnrädern umfaßt und zusammen mit der Antriebseinheit
11 einen Hub- und Schwenkmechanismus fUr die Aufnahmevorrichtung 14 bildet.
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Die Grundplatte 8 weist auf ihrer Oberseite eine Zentriereinheit 21
auf, die zur Aufnahme und genauen Lagepositionierung einer Platine 1 mit Bezug auf
die Aufnahmevorrichtung 14 dient.
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Die Wirkungsweise der nur schematisch beschriebenen Vorrichtung zur
Montage der Wärmeübertrager nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Es wird zunächst eine
Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrichtung 14 eingelegt, wobei die geraden Rohrabschnitte
auf den Andrückleisten 17 zu liegen kommen, während sich die gebogenen Rohrabschnitte
um die Spannbacken 16 legen. Die Aufnahmevorrichtung nimmt dabei vorzugsweise die
aus Fig. 3 ersichtliche Einlege- oder Entnahmeposition ein, in welcher die Spannbacken
16 und die Andrückleisten 17 nach oben weisen.
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Anschließend werden die Spannbacken 16 in Richtung eines Doppelpfeils
23 (Fig. 3), d.h. in Richtungen parallel zu den AndrUckleisten bzw. den von diesen
gehaltenen geraden Rohrabschnitten bewegt, indem sie beispielsweise einer gemeinsamen
exzentrischen Drehbewegung unterworfen werden. Dabei erfolgt diese Drehbewegung
um ein solches Maß, daß die geraden Rohrabschnitte nach dem Abschluß der Drehbewegung
exakt parallel zueinander angeordnet sind. Etwa vorhandene und beispielsweise durch
die vorherige Handhabung der Rohrschlangen bedingte Biegungen in den geraden Rohrabschnitten
werden dabei geradegezogen.
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Anschließend oder auch vorher oder gleichzeitig wird eine Platine
1 in die Zentriereinheit 21 eingelegt, wodurch sie automatisch so positioniert wird,
daß zwei gegenüberliegende Seiten exakt parallel zu den geraden Rohrabschnitten
der in der Aufnahmevorrichtung 14 befestigten Rohrschlange angeordnet sind. Die
Platine 1 ist dabei bereits mit dem erforderlichen Lot oder Klebmittel belegt, das
entsprechend der mäanderförmagen Gestalt der Rohrschlange in mäanderförmigen Bahnen
aufgebracht worden sein kann. Vorzugsweise wird das Lot oder Klebmittel jedoch nur
dort aufgebracht, wo die geraden Rohrabschnitte zu liegen kommen sollen, damit sich
die Spannbacken 16 beim AndrUckvorgang nicht zusetzen und dadurch in ihrer Bewegung
behindert werden. Im Ubrigen ist in der Grundplatte 8 noch eine nicht dargestellte
Heizplatte integriert, mittels derer das Lot oder Klebmittel auf die erwUnschte
Temperatur gebracht und auf dieser gehalten wird.
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Mittels der Antriebseinheit 20 wird nun die Aufnahmevorrichtung 14
um ihre Drehzapfen 18 in Richtung des Doppelpfeils 19 um 1800 verschwenkt, bis sie
die aus Fig. 4 ersichtliche AndrUckposition einnimmt, in welcher die Spannbacken
16 und Andrückleisten 17 nach unten weisen. Danach wird die Antriebseinheit 11 eingeschaltet
und die Aufnahmevorrichtung 14 in Richtung des Doppelpfeils 12 abwärtsbewegt, bis
die in ihr gehaltene Rohrschlange auf den Lot- bzw. Klebmittelbahnen der Platine
1 aufliegt, und dann mit einem Druck von beispielsweise wenigstens 100 N vorzugsweise
500 N und mehr pro laufendem Meter Rohr gegen die Platine 1 gedrUckt. Dabei werden,
wie in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, die geraden Rohrabschnitte 3 von den Andrückleisten
exakt in ihrer Sollposition gehalten. Nach dem Aushärten des Lots bzw. Klebemittels
wird schließlich die Aufnahmevorrichtung 14 unter Mitnahme der Rohrschlange einschließlich
der daran festgelegten Platine 1 in umgekehrter Richtung wieder hochgefahren und
erneut um 1800 geschwenkt, so daß nach dem Lösen der Spannbacken der fertige Wärmeilbertrager
entnommen werden kann.
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In Fig. 6 bis 10 sind schematisch Einzelheiten einer Ausführungsform
der Aufnahmevorrichtung für die Rohrschlange 2 dargestellt. Der Grundrahmen 15 enthält
an seinen beiden Längsseiten je einen Balken 25, in welchem die Spannelemente 16
in Form von Exzentern drehbar gelagert sind. Beide Balken 25 liegen auf parallelen
Stegen 26 auf. Ein Mittelbalken 15a des Grundrahmens 15 trägt Böcke 27, auf denen
die zwischen den Balken 25 erstreckten Andrtickleisten 17 befestigt sind, auf denen
die geraden Rohrabschnitte 3 aufliegen. Die Andrückleisten 17 weisen auf ihren die
Rohrabschnitte 3 aufnehmenden Oberflächen V-förmige Vertiefungen 28 auf, die zur
selbsttätigen Zentrierung und Ausrichtung der Rohrabschnitte 3 dienen. Die Spannbacken
16 jedes Balkens 25 sind beispielsweise an je einer nicht dargestellten Betätigungsstange
angelenkt, die mittels einer hydraulischen Zylinder-/Kolben-Anordnung hin- und herbewegt
werden kann, um die Spannbacken 16 exzentrisch zu drehen. In Fig. 9 ist eine Spannbacke
16 in ihrer Einlege- bzw. Entnahmeposition dargestellt, aus der sie um eine Achse
29 in Richtung eines Pfeils 30 in die aus Fig.
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10 ersichtliche Spannstellung gedreht werden kann. Eine Drehung der
Spannbacke 16 in der entgegengesetzten Richtung führt wieder in die Einlege- bzw.
Entnahmeposition.
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Die Spannbacken 16 weisen nach Fig. 8 an ihrem Umfang konkave Aufnahmerillen
31 auf, mittels derer die Rohrschlange 2 auf den Platten selbsttätig genau festgelegt
werden. Im übrigen entspricht die Krümmung der Mantelfläche der Spannbacken gemäß
Fig. 10 genau dem Verlauf der bogenförmigen Rohrabschnitte 4. Die Höhenlage der
auf den Böcken 27 ruhenden Andrückleisten 17 ist schließlich genau an die Höhenlage
der Spannbacken 16 angepaßt, damit die Rohrschlange auf ihrer ganzen Länge in derselben
Ebene liegt und beim Andrückvorgang gleichmäßig an die Platine 1 gedrückt wird.
Um zu vermeiden, daß geringfugige Abweichungen von der Parallelität zwischen dem
Grundrahmen 15 und der Grundplatte 8 einen ungleichförmigen AndrUckvorgang zur Folge
haben können, erfolgt das Andrücken
des Grundrahmens an die Grundplatte
8 vorzugsweise unter Zwischenschaltung von nicht dargestellten Federelementen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
das sich auf vielfache Weise abwandeln läßt.
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Anstelle der exzentrischen Drehbewegung für die Spannbacken 16 kann
beispielsweise eine in entgegengesetzte Richtungen erfolgende translatorische Bewegung
vorgesehen sein, die beispielsweise mit einer Zylinder-/Kolben-Anordnung bewirkt
wird. Eine exzentrische Drehbewegung bietet allerdings die Vorteile, daß die Spannbacken
16 einen größeren Freiraum beim Einlegen bzw.
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Entnehmen der Rohrschlange ermöglichen und die Spannbacken genauso
breit wie der Rohrabstand ausgeführt werden können. Dadurch wird verhindert, daß
die Rohrschlangen beim Spannvorgang aufgrund der Anwendung schmalerer Spannbacken
verformt werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, die Rohrschlange zunächst nur mit
Hilfe der Exzenter auf der Platine 1 festzulegen und dann mit verschiebbar im Grundrahmen
15 gelagerten AndrUckleisten an die Platine 1 anzupressen. Die anhand der Zeichnung
ärger stellte Vorrichtung bietet demgegenüber allerdings den Vorteil, daß die Spannbacken
16 und AndrUckleisten 17 aufgrund ihrer bezUglich des Höhenniveaus starren Anordnung
im Grundrahmen 15 bereits konstruktionsbedingt so zueinander ausgerichtet sind,
wie es zur Erzielung eines gleichförmigen Spalts vorgegebener Größe zwischen den
geraden Rohrabschnitten und der Platine 1 erforderlich ist. Bei Anordnung von relativ
zum Grundrahmen verschiebbaren Andrückleisten müßten diese bei Inbetriebnahme der
Vorrichtung erst jeweils genau einjustiert werden.
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Die Bewegungen der Spannbacken sind so ausgelegt, daß die geraden
Rohrabschnitte 3 in der Spannstellung entsprechend ihrer Soll-Länge gerade gezogen
sind. Zum Ausgleich von Unparallelitäten der beiden Balken 25 und zum Einstellen
der geeigneten Spannkraft sind zweckmäßig entsprechende Verstellorgane für die Balken
25 vorgesehen.
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Zum Festlegen der Rohrschlange auf der Platine eignen sich mit besonderem
Vorteil verschiedene Kunstharzkleber, insbesondere solche auf Epoxid- oder Polyurethanbasis,
die vor und bei dem Andrückvorgang auf die vom Klebertyp abhängige Temperatur aufgeheizt
werden.
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Weiterhin werden zweckmäßig mehrere der beschriebenen Vorrichtungen
in einem Rundtakttisch untergebracht. Hierdurch ist es möglich, die verschiedenen
Arbeitsgänge einschließlich des Einlegens der Platinen 1 und der Rohrschlangen 12,
des Herausnehmens der fertigen Wärmedbertrager und des Auftragens des Lots oder
Klebmittels vollautomatisch ablaufen zu lassen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf die Montage von Wärmeübertragern
aus Aluminium beschränkt. Die Platinen und Rohrschlangen können alternativ aus Kupfer,
Stahl, Messing, Kunststoff od. dgl. bestehen.
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Schließlich kann vorgesehen sein, an denjenigen beiden Enden der Aufnahmevorrichtung
besondere Spannzangen 32 vorzusehen, die den beiden an den Stirnseiten der Platine
1 zu liegen kommenden Abschnitten der Rohrschlangen zugeordnet sind.
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Diese in Fig. 6 schematisch angedeuteten Spannzangen 32 haben die
Aufgabe, die nur um jeweils eine oder gar keine Spannbacke 16 gelegten Rohrschlangenabschnitte
beim Löt- oder Klebevorgang zu halten und zu positionieren.
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