DE3403551C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Kühl- oder Gefriergeräte für Haushalt und Küche bestehen im wesentlichen aus einem isolierten Gehäuse, in dem eine Kleinkältemaschine untergebracht ist. Die Wärmeüber­ trager, 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 eine mäanderförmige Rohr­ schlange 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 180° verlaufende, bogenförmige Rohrabschnitte verbunden sind (DE-GM 83 07 159).

Die beispielsweise 400 bis 500 Millimeter langen und einen Außendurchmesser von fünf Millimeter aufweisenden geraden Rohrabschnitte derartiger Wärmeübertrager sollten sowohl zueinander als auch zu zwei zugeordneten Seiten der rechteckförmigen Platine exakt parallel angeordnet sein, um eine gleichförmige Verflüssigung zu erhalten und Geräuschent­ wicklungen aufgrund des durchströmenden Kältemittels zu vermeiden. Die Abweichung von dieser Parallelität darf beispielsweise nicht mehr als plus/minus einen Millimeter betragen. Außerdem sollte 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. Hierbei werden häufig nur Spalte von maximal 0,1 Millimeter zwischen der Rohrschlange und der Platine toleriert. Die Einhaltung derartiger Toleranzen ist bisher kaum möglich.

Ein Hauptgrund hierfür besteht darin, daß die Herstellung eines Wärmeübertragers in der Regel dadurch erfolgt, 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 nicht ohne weiteres formgenau auf der Platine positioniert und auch nicht für die Dauer der Aushärtung des Lots oder Klebmittels formgenau auf der Platine gehalten werden kann. Eine ungenaue Positionierung und Ausrichtung wirkt aber nicht nur der Einhaltung der genannten Toleranzen entgegen, sondern hätte außerdem zur Folge, daß ein entsprechender Ausgleich beim Löten oder Kleben vorgenommen und das Lötmittel oder der Kleber in breiten Bahnen auf der Platine verlegt werden mußte, um alle möglichen Biegungen, Wellungen od. dgl. mit Sicherheit zu erfassen. Ein unerwünscht hoher Kleber­ verbrauch wäre unvermeidlich, und die Platinen würden durch überflüssigen Kleber stark verunreinigt.

Entsprechendes gilt für aus Platinen und darauf festgelegten Rohrschlangen bestehende Verdampfer von Kühl- oder Gefriergeräten.

Die genannten Nachteile können auch nicht vollends durch eine automatische Herstellung der Wärmeübertrager mit einer bekannten Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung (US-PS 35 14 834) vermieden werden. Bei dieser Vorrichtung sind zwar Andrückleisten zum Andrücken der geraden Rohrabschnitte an die Platine und auch Spannbacken vorgesehen, die mit Hilfe von Luftzylindern von außen an die gebogenen Rohrabschnitte angedrückt werden, um diese zusätzlich zu positionieren. Abgesehen davon werden die Rohrschlangen bei Anwendung der bekannten Vorrichtung während der Montage in Rillen eingelegt, die im Vergleich zum Rohrdurch­ messer eine um so viel größere Breite aufweisen, daß auch Rohrschlangen mit allen im Rahmen der üblichen Toleranzen und Handhabung auftretenden Biegungen im Bereich der geraden Rohrabschnitte ohne weiteres von den Rillen aufgenommen werden können. Daraus läßt sich schließen, daß auch bei Anwendung der bekannten Vorrichtung die vorhandenen Biegungen und Nichtparallelitäten grundsätzlich in Kauf genommen und durch entsprechend breite Kleber- bzw. Lötmittelbahnen ausgeglichen werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß die Rohrschlangen unter Einhaltung möglichst enger Toleranzen mit Bezug auf ihre Biegungen und Parallelitäten im Bereich der geraden Abschnitte und auf den Platinen befestigt werden können.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, die geraden Rohrabschnitte der Rohr­ schlange während des Andrückvorgangs 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.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestell­ ten Wärmeübertrager,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 mit einer übergeordneten Andrückleiste der Vorrichtung,

Fig. 3 die schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage des Wärmeübertragers nach Fig. 1 und 2 in der Einlegeposition,

Fig. 4 die schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in der Andrückposition,

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 Wärmeübertra­ gers,

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.

Nach Fig. 1 und 2 besteht ein Wärmeübertrager aus einer quadra­ tischen oder rechteckigen Aluminiumplatte bzw. Platine 1 und einer auf diese aufgelöteten oder aufgeklebten Rohrschlange 2, die gerade Rohrabschnitte 3 und um 180° gebogene Rohrabschnitte 4 enthält und somit Mäanderform besitzt. Die geraden Rohrab­ schnitte 3 sind sowohl zueinander als auch zu zwei Seiten 5 der Platine 1 exakt parallel ausgerichtet, damit sie in einem be­ triebsfertigen Kühlgerät horizontal zu liegen kommen. Zur Be­ festigung der Rohrschlange 2 an der Platine 1 dient ein Lot oder Klebmittel 6, das wie die Rohrschlange 2 mäanderförmig auf die Platine 1 aufgebracht ist.

Zur Herstellung des Wärmeübertragers ist die in Fig. 3 bis 5 sche­ matisch dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung zur automa­ tischen Montage vorgesehen. Sie enthält eine Grundplatte 8, auf der zwei vertikale Führungssäulen 9 montiert sind, auf de­ nen 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 Rohrschlan­ gen 2 drehbar gelagert. Sie enthält einen Grundrahmen 15, in dem mehrere, über die Oberfläche des Grundrahmens 15 hinausragen­ de Spannbacken 16 in Form von Exzentern drehbar gelagert sind. Diese Spannbacken 16 sind in zwei parallelen Reihen angeordnet und in jeder Reihe um eine dem Abstand zwischen den geraden Rohrabschnitten 3 der Rohrschlange 2 entsprechende Strecke beab­ standet. Außerdem sind die beiden Reihen von Spannbacken 16 so relativ zueinander versetzt, wie der Lage der gebogenen Rohrabschnitte 4 der Rohrschlange 2 entspricht. Der Abstand der beiden Spannbackenreihen voneinander entspricht dem Abstand der beiden gegenüberliegenden Reihen von bogenförmigen Rohr­ abschnitten 4 der Rohrschlange 2, so daß also beim Einlegen ei­ ner Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrichtung 14 jede Spann­ backe 16 in einen der bogenförmigen Rohrabschnitte 4 der Rohr­ schlange 2 zu liegen kommt. Schließlich sind am Grundrahmen 1 noch senkrecht zu den Spannbackenreihen verlaufende Andrück­ leisten 17 befestigt. Diese sind dort angeordnet, wo beim Ein­ legen einer Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrichtung 14 die geraden Rohrabschnitte 3 zu liegen kommen.

Die Aufnahmevorrichtung 14 ist mittels Drehzapfen 18 drehbar in den Armen des Trägers 10 gelagert. Zu ihrer Drehung in Rich­ tung eines Doppelpfeils 19 (Fig. 3) um 180° ist eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit 20 vorgesehen, die bei­ spielsweise ein Ritzel, eine Zahnstange und eine Zylinder-/Kolben-Anordnung oder einen Motor und zwei Zahnräder umfaßt und zusammen mit der Antriebseinheit 11 einen Hub- und Schwenk­ mechanismus für die Aufnahmevorrichtung 14 bildet.

Die Grundplatte 8 weist auf ihrer Oberseite eine Zentrierein­ heit 21 auf, die zur Aufnahme und genauen Lagepositionierung einer Platine 1 mit Bezug auf die Aufnahmevorrichtung 14 dient.

Die Wirkungsweise der nur schematisch beschriebenen Vorrich­ tung zur Montage der Wärmeübertrager nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Es wird zunächst eine Rohrschlange 2 in die Aufnahmevorrich­ tung 14 eingelegt, wobei die geraden Rohrabschnitte 3 auf den Andrückleisten 17 zu liegen kommen, während sich die geboge­ nen Rohrabschnitt 4 um die Spannbacken 16 legen. Die Aufnahme­ vorrichtung 14 nimmt dabei vorzugsweise die aus Fig. 3 ersicht­ liche Einlege- oder Entnahmeposition ein, in welcher die Spannbacken 16 und die Andrückleisten 17 nach oben weisen. Anschließend werden die Spannbacken 16 in Richtung eines Dop­ pelpfeils 23 (Fig. 3), d. h. in Richtungen parallel zu den An­ drückleisten 17 bzw. den von diesen gehaltenen geraden Rohrab­ schnitten 3 bewegt, indem sie beispielsweise einer gemeinsamen exzentrischen Drehbewegung unterworfen werden. Dabei erfolgt diese Drehbewegung um ein solches Maß, daß die geraden Rohr­ abschnitte 3 nach dem Abschluß der Drehbewegung exakt parallel zueinander angeordnet sind. Etwa vorhandene und beispielsweise durch die vorherige Handhabung der Rohrschlangen 2 bedingte Bie­ gengen in den geraden Rohrabschnitten 3 werden dabei geradegezo­ gen.

Anschließend oder auch vorher oder gleichzeitig wird eine Pla­ tine 1 in die Zentriereinheit 21 eingelegt, wodurch sie auto­ matisch so positioniert wird, daß zwei gegenüberliegende Sei­ ten exakt parallel zu den geraden Rohrabschnitten 3 der in der Aufnahmevorrichtung 14 befestigten Rohrschlange 2 angeordnet sind. Die Platine 1 ist dabei bereits mit dem erforderlichen Lot oder Klebmittel 4 belegt, das entsprechend der mäanderför­ migen Gestalt der Rohrschlange 2 in mäanderförmigen Bahnen auf­ gebracht worden sein kann. Vorzugsweise wird das Lot oder Kleb­ mittel 6 jedoch nur dort aufgebracht, wo die geraden Rohrab­ schnitte 3 zu liegen kommen sollen, damit sich die Spannbacken 16 beim Andrückvorgang nicht zusetzen und dadurch in ihrer Bewegung behindert werden im übrigen ist in der Grundplatte 8 noch eine nicht dargestellte Heizplatte integriert, mittels derer das Lot oder Klebmittel 6 auf die erwünschte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten wird.

Mittels der Antriebseinheit 20 wird nun die Aufnahmevorrich­ tung 14 um ihre Drehzapfen 18 in Richtung des Doppelpfeils 19 um 180° verschwenkt, bis sie die aus Fig. 4 ersichtliche An­ drückposition einnimmt, in welcher die Spannbacken 16 und An­ drückleisten 17 nach unten weisen. Danach wird die Antriebs­ einheit 11 eingeschaltet und die Aufnahmevorrichtung 14 in Richtung des Doppelpfeils 12 abwärtsbewegt, bis die in ihr gehaltene Rohrschlange 2 auf den Lot- bzw. Klebmittelbahnen der Platine 1 aufliegt, und dann mit einem Druck von beispiels­ weise wenigstens 100 N vorzugsweise 500 N und mehr pro lau­ fendem Meter Rohr gegen die Platine 1 gedrückt. Dabei werden, wie in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, die geraden Rohrab­ schnitte 3 von den Andrückleisten 17 exakt in ihrer Sollposition gehalten. Nach dem Aushärten des Lots bzw. Klebemittels 6 wird schließlich die Aufnahmevorrichtung 14 unter Mitnahme der Rohr­ schlange 2 einschließlich der daran festgelegten Platine 1 in umgekehrter Richtung wieder hochgefahren und erneut um 180° geschwenkt, so daß nach dem Lösen der Spannbacken 16 der fertige Wärmeübertrager entnommen werden kann.

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 Spannele­ mente 16 in Form von Exzentern drehbar gelagert sind. Beide Balken 25 liegen auf parallelen Stegen 26 auf. Ein Mittelbal­ ken 15a des Grundrahmens 15 trägt Böcke 27, auf denen die zwischen den Balken 25 erstreckten Andrückleisten 17 befestigt sind, auf denen die geraden Rohrabschnitte 3 aufliegen. Die Andrückleisten 17 weisen auf ihren die geraden Rohrabschnitte 3 auf­ nehmenden Oberflächen V-förmige Vertiefungen 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 exzen­ trisch 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. 10 ersichtliche Spannstellung gedreht werden kann. Eine Dre­ hung der Spannbacke 16 in der entgegengesetzten Richtung führt wieder in die Einlege- bzw. Entnahmeposition.

Die Spannbacken 16 weisen nach Fig. 8 an ihrem Umfang konkave Aufnahmerillen 31 auf, mittels derer die Rohrschlange 2 auf den Platinen 1 selbsttätig genau festgelegt werden. Im übrigen entspricht die Krümmung der Mantelfläche der Spannbacken 16 ge­ mäß 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 2 auf ihrer ganzen Länge in derselben Ebene liegt und beim Andrückvorgang gleichmäßig an die Platine 1 gedrückt wird. Um zu vermeiden, daß gering­ fügige Abweichungen von der Parallelität zwischen dem Grund­ rahmen 15 und der Grundplatte 8 einen ungleichförmigen Andrückvorgang zur Folge haben können, erfolgt das Andrücken des Grundrahmens 15 an die Grundplatte 8 vorzugsweise unter Zwi­ schenschaltung von nicht dargestellten Federelementen.

Anstelle der exzentrischen Drehbewegung für die Spannbacken 16 kann beispielsweise eine in entgegengesetzte Richtungen erfol­ gende translatorische Bewegung vorgesehen sein, die beispiels­ weise mit einer Zylinder-/Kolben-Anordnung bewirkt wird. Eine exzentrische Drehbewegung bietet allerdings die Vorteile, daß die Spannbacken 16 einen größeren Freiraum beim Einlegen bzw. Entnehmen der Rohrschlange 2 ermöglichen und die Spannbacken 16 genauso breit wie der Rohrabstand ausgeführt werden können. Dadurch wird verhindert, daß die Rohrschlangen 2 beim Spannvorgang aufgrund der Anwendung schmalerer Spannbacken 16 verformt werden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, die Rohrschlange 2 zunächst nur mit Hilfe der Exzenter auf der Platine 1 festzulegen und dann mit verschiebbar im Grundrahmen 15 gelagerten Andrückleisten 17 an die Platine 1 anzupressen. Die anhand der Zeichnung darge­ stellte Vorrichtung bietet demgegenüber allerdings den Vorteil, daß die Spannbacken 16 und Andrückleisten 17 aufgrund ihrer bezüglich des Höhenniveaus starren Anordnung im Grundrahmen 15 be­ reits 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 15 verschiebbaren Andrückleisten 17 müßten diese bei Inbetriebnahme der Vorrichtung erst jeweils genau einjustiert werden.

Die Bewegungen der Spannbacken 16 sind so ausgelegt, daß die gera­ den Rohrabschnitte 3 in der Spannstellung entsprechend ihrer Soll-Länge gerade gezogen sind. Zum Ausgleich von Unparalleli­ täten der beiden Balken 25 und zum Einstellen der geeigneten Spannkraft sind zweckmäßig entsprechende Verstellorgane für die Balken 25 vorgesehen.

Zum Festlegen der Rohrschlange 2 auf der Platine 1 eignen sich mit besonderem Vorteil verschiedene Kunstharzkleber, insbe­ sondere solche auf Epoxid- oder Polyurethanbasis, die vor und bei dem Andrückvorgang auf die vom Klebertyp abhängige Tempera­ tur aufgeheizt werden.

Weiterhin werden zweckmäßig mehrere der beschriebenen Vor­ richtungen in einem Rundtakttisch untergebracht. Hierdurch ist es möglich, die verschiedenen Arbeitsgänge einschließ­ lich des Einlegens der Platinen 1 und der Rohrschlangen 12, des Herausnehmens der fertigen Wärmeübertrager und des Auf­ tragens des Lots oder Klebmittels 6 vollautomatisch ablaufen zu lassen.

Schließlich kann vorgesehen sein, an denjenigen beiden Enden der Aufnahmevorrichtung 16 besondere Spannzangen 32 vorzusehen, die den beiden an den Stirnseiten der Platine 1 zu liegen kommenden Abschnitten der Rohrschlangen 2 zugeordnet sind. Diese in Fig. 6 schematisch angedeuteten Spannzangen 32 ha­ ben die Aufgabe, die nur um jeweils eine oder gar keine Spann­ backe 16 gelegten Rohrschlangenabschnitte beim Löt- oder Kle­ bevorgang zu halten und zu positionieren.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Wärmeübertragern, die aus Platinen (1) und darauf gut wärmeleitend befestigten, mäanderförmigen Rohrschlangen (2) bestehen, welche gerade und um 180° gebogene Rohrabschnitte (3, 4) aufweisen, mit einer zur Aufnahme der Platinen (1) bestimmten Zentriereinheit (21) und mit einer Aufnahmevorrichtung (14), die parallel zu den geraden Rohrabschnitten (3) spannbare Spannbacken (16) für die Rohr­ schlangen (2) und zum Andrücken der geraden Rohrabschnitte (3) an die Platinen (1) bestimmte Andrückleisten (17) aufweist und an einem in Richtung der Zentriereinheit (21) vor- und zurückschiebbaren Träger (10) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) aus in die bogenförmigen Rohrabschnitte (4) einzulegenden, zur Ausübung eines axialen Zugs auf die geraden Rohrabschnitte (3) bestimmten Elementen bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) aus Exzentern bestehen, die in der Aufnahmevorrichtung (14) drehbar gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) an ihrem Umfang mit konkaven Aufnahmerillen (31) für die bogenförmigen Rohr­ elemente (4) versehen sind.