DE3417574C2

DE3417574C2 -

Info

Publication number: DE3417574C2
Application number: DE19843417574
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr.-Ing. Knabben; Joachim Ing.(Grad.) Kunz; Rolf Ing.(Grad.) Kordon; Heinrich 7928 Giengen De Graef
Original assignee: Individual
Current assignee: BOSCH-SIEMENS HAUSGERAETE GMBH, 8000 MUENCHEN, DE
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1991-10-17
Also published as: DE3417574A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauschern, insbesondere Warmwasserspeichern für Luft-Wasser-Wärmepumpen oder dergleichen, aus einem an der Außenseite mit einem Rohr schraubenlinienförmig bewickelten Behälter, welcher zum Aufbringen des Rohres in Drehung um seine Achse versetzt wird, wobei sich das tangential zugeführte Rohr an den Mantel des Behälters anlegt.

Zur Herstellung bekannter Wärmetauscher der genannten Art ist es üblich, das auf der Außenseite des Behälters aufgewickelte Rohr entweder punkt- oder linienförmig durch Widerstandsschweißen, Löten, Kleben, Anschellen und dergleichen zu befestigen. Obwohl hierbei der linienförmigen Befestigung wegen des dadurch erzielten besseren Wärmeübergangs der Vorzug gegeben werden sollte, wird aus Gründen der Kostenersparnis im allgemeinen von einer punktförmigen Befestigung des Rohres - wie sie in der DE-OS 20 50 795 dargestellt und beschrieben ist - Gebrauch gemacht. Abgesehen von dem hierdurch sich verschlechternden Wärmeübergang zwischen dem Rohr und der Behälterwand, ist aber auch das punktförmige Befestigen des Rohres sehr aufwendig und umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauschern anzugeben, bei denen die mit der Befestigung des Rohres an der Außenseite des Behälters auftretenden Probleme auf einfache Weise günstig gelöst werden.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß in der Zuführung des Rohres Mittel angebracht sind, welche beim Aufwickeln des Rohres in seinem sich an den Mantel anlegenden Abschnitt eine über der Streckgrenze seines Werkstoffes liegende Zugspannung erzeugen und diese bis zur Festlegung der Endabschnitte des Rohres aufrechterhalten.

Aufgrund des erfindungsgemäß beim Aufwickeln auf den Mantel des Behälters durch Zugspannung über die Streckgrenze seines Werkstoffes beanspruchten Rohres gelingt es, eine besonders innige Verbindung des Rohres mit dem Mantel herzustellen, wobei durch Abbau der elastischen Kräfte beim Aufwickeln ein Zurückfedern und Abheben des Rohres vom Mantel des Behälters vermieden wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß als Mittel zur Erzeugung der Zugspannung einerseits der zur Drehung des Behälters erforderliche Antrieb und andererseits der Rollwiderstand von Profilwalzen dient, welche das Rohr auf der Anlageseite abflachen und auf seiner nach außen gekehrten Seite mit einer axial verlaufenden, nutartigen Einprägung versehen.

Durch die zwischen den Profilwalzen erzeugte Deformation des Rohres wird nicht nur eine wesentlich verbreiterte Wärmeübergangsfläche an seiner Anlageseite am Behälter erzielt, sondern auch die zur Reckung des Rohres über seine Streckgrenze erforderliche Zugspannung erzeugt, wobei es dann lediglich erforderlich ist, einerseits die Wandstärke und die Werkstoffeigenschaften des Rohres sowie dessen Deformationsgrad und andererseits das Drehmoment zum Bewickeln des Behälters entsprechend aufeinander abzustimmen.

Um diese Vorrichtung gegebenenfalls auch bei der Verwendung von dünnwandigeren Rohren anwenden zu können, ist nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß die Profilwalzen mit einem Antrieb versehen sind, der dermaßen auf die von dem sich drehenden Behälter ausgehende Zugkraft abgestimmt ist, daß diese in dem Rohrabschnitt zwischen dem Behälter und den Profilwalzen eine ausreichend hohe Zugkraft erzeugt.

Zusätzlich zu diesem Merkmal kann nach einer weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, daß zur Einhaltung der erforderlichen Zugkraft eine auf das Rohr einwirkende, lösbare Bremsvorrichtung dient.

Weitere, in den Ansprüchen gekennzeichnete, vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert:

Es zeigt

Fig. 1 einen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Wärmetauscher in Form eines an seiner Außenseite schraubenlinienförmig mit einem über seine Streckgrenze gedehnten Rohr bewickelten Behälters, in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Drehen des Behälters und zum Deformieren des Rohres zwischen zwei Profilwalzen sowie einer Richtstrecke und einer Bremsvorrichtung für das von einer Haspel abgewickelte Rohr,

Fig. 3 in einem Ausschnitt die gegeneinander wirkenden Teile der Profilwalzen mit dem zwischen ihnen deformierten Rohr, etwa in natürlicher Größe, und

Fig. 4 einen Abschnitt des Behälters mit einer Spannvorrichtung zum Einspannen des Endabschnittes des auf den Behälter abgewickelten Rohres.

Ein Behälter 10 weist ein Mittelstück 11 in Form eines Abschnitts eines kreiszylindrischen Rohres auf, dessen Enden mit Rohrböden 12 verschlossen sind. In seinem unteren Bereich ist der Behälter 10 mit einem an der Außenseite seines Mittelstücks 11 anliegenden Rohr 13 schraubenlinienförmig bewickelt.

Zum Aufbringen des Rohres 13 wird der Behälter 10, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, auf einem drehmaschinenartigen Ständer 14 in eine Drehung in Richtung des eingezeichneten Pfeiles um seine Achse versetzt, wobei sich das tangential zugeführte Rohr 13 von außen an den Mantel des Behälters 10 anlegt. Das Rohr 13 wird von einer Haspel 15 abgezogen und zwischen Profilwalzen 16 und 17 sowie einer diesen vorgeschalteten Richtstrecke aus einem Rollensatz 18 mit horizontal angeordneten Rollen und einem weiteren Rollensatz 19 mit senkrecht angeordneten Rollen hindurchgeführt. Zwischen den beiden Rollensätzen 18 und 19 ist eine Bremsvorrichtung 20 angeordnet. Eine weitere Bremsvorrichtung wirkt auf den nicht dargestellten Antrieb des Behälters im Ständer 14 ein. Aus einem Vorratsbehälter 21 wird vor der Berührungsstelle des Rohres 13 mit dem Behälter 10 kontinuierlich eine Wärmeleitpaste über ein Rohr 22 zugeführt.

Der Behälter 10 ist mit im Bereich der Rohrböden 12 des auf ihn aufgewickelten Rohres 13 angeordneten Spannvorrichtungen 23 in Form einer mit einer Schraube 24 anziehbaren Spannpratze 25 ausgestattet, mit deren Hilfe die Enden auf den Mantel des Behälters 10 aufgewickelten Rohres 13 fest einspannbar sind.

Um ein festes und enges Anliegen des Rohres 13 an der Behälteraußenwand zu gewährleisten, wird mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beim Aufwickeln des Rohres 13 in seinem sich an den Mantel des Behälters 10 anliegenden Abschnitt 13′ eine über der Streckgrenze seines Werkstoffes liegende Zugspannung erzeugt, die bis zur Festlegung der Endabschnitte des Rohres 13 aufrechterhalten wird. Die Zugspannung wird einerseits mit Hilfe der zur Drehung des Behälters 10 erforderlichen Antriebskraft und dem dadurch entstehenden Drehmoment und andererseits mit der dieser entgegen wirkenden Kraft erzeugt, welche zur Deformation des Rohres 12 zwischen den Profilwalzen 16 und 17 erforderlich ist.

Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar, wird das Rohr 13 zwischen den Profilwalzen 16 und 17 in der Weise deformiert, daß es auf seiner Anlageseite abgeflacht und auf seiner der Anlageseite abgekehrten Außenseite mit einer axial verlaufenden, nutartigen Einprägung 26 versehen wird. Die erforderliche Zugspannung kann dabei durch entsprechende Abstimmung des Deformationsgrades des Rohres 13, seines Werkstoffes und seiner Wandstärke und der durch die Deformationsarbeit zwischen den Profilwalzen 16 und 17 ausgeübten Bremswirkung bestimmt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Profilwalzen 16, 17 mit einem eigenen Antrieb zu versehen, wobei die zwischen ihnen erzeugte Fördergeschwindigkeit auf den zur Drehung des Behälters 10 erforderlichen Antrieb derart abgestimmt ist, daß eine entsprechend hohe Zugspannung in dem Rohr 13 aufrechterhalten wird.

In dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die erforderliche Verformung des Rohrquerschnittes dazu genutzt, um beim Aufwickeln des Rohres 13 auf den Behälter 10 eine hinreichend große Zugspannung zu erzeugen. Es kann vorgesehen sein, daß die Profilwalzen 16 und 17 sowie die Rollensätze 18 und 19 der Richtstrecke mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sind, so daß es möglich ist, den von der Haspel 15 abgezogenen Anfang des Rohres 13 an den Behälter 10 heranzuführen. Nach dem Heranführen des Rohres 13 an den Behälter 10 wird der Wickelanfang an der Behälterwand mit Hilfe der Spannvorrichtung 23 festgeklemmt. Die Klemmkraft ist dabei hinreichend groß, um die erforderliche Zugkraft aufzunehmen. Nach dem Anklemmen des Rohres 13 wird der Behälter 10 in eine Drehbewegung um die Längsachse versetzt. Hierbei versucht der Antrieb, welcher den Behälter 10 dreht, den vom Antriebsmotor der Profilwalzen 16 und 17 und der Führungsrollen erzeugten Vorschub zu überholen. Hierdurch kann die Zugkraft zusätzlich erhöht und entsprechend reguliert werden. Die Profilwalzen 16 und 17 sitzen ebenso wie die die Richtstrecke bildenden Rollensätze 18 und 19 auf einem nicht dargestellten Support, welcher beim Aufwickeln des Rohres 13 auf dem Behälter 10 entlang einer Achse parallel zur zylindrischen Behälterwand mit einer einstellbaren, konstanten Geschwindigkeit verschoben wird. Hierdurch ist eine unterschiedlich starke Steigung in der Bewicklung des Behälters 10 erreichbar.

Nach Beendigung der Bewicklung wird die Zugkraft in dem zwischen den Profilwalzen 16, 17 und der Anlagestelle am Behälter 10 liegenden Rohrabschnitt zunächst dadurch aufrechterhalten, daß der Antrieb zum Drehen des Behälters 10 mit einer Feststellbremse blockiert und das Ende des Rohres 13 mit der Bremsvorrichtung 20 festgehalten wird. Erst nachdem das Ende des Rohres 13 ähnlich wie dessen Anfang an der Behälterwand mit der Spannvorrichtung 23 festgeklemmt ist, werden die Bremsen gelöst, worauf das von der Haspel 15 endlos zugeführte Rohr 13 auf das entsprechende Maß abgelängt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen von Wärmetauschern, insbesonere Warmwasserspeicher für Luft-Wasser-Wärmepumpen o. dgl., aus einem an der Außenseite mit einem Rohr schraubenlinienförmig bewickelten Behälter, welcher zum Aufbringen des Rohres in eine Drehung um seine Achse versetzt wird, wobei sich das tangential zugeführte Rohr an dem Mantel des Behälters anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung des Rohres (13) Mittel angebracht sind, welche beim Aufwickeln des Rohres (13) in seinem sich an den Mantel anlegenden Abschnitt eine über der Streckgrenze seines Werkstoffes liegende Zugspannung erzeugen und diese bis zur Festlegung der Endabschnitte des Rohres (13) aufrechterhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erzeugung der Zugspannung einerseits der zur Drehung des Behälters (10) erforderliche Antrieb und andererseits der Rollwiderstand von Profilwalzen (16, 17) dient, welche das Rohr (13) auf der Anlageseite abflachen und auf seiner nach außen gekehrten Seite mit einer axial verlaufenden, nutartigen Einprägung (26) versehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilwalzen (16, 17) mit einem Antrieb versehen sind, der dermaßen auf die von dem sich drehenden Behälter ausgehende Zugkraft abgestimmt ist, daß diese in dem Rohrabschnitt zwischen dem Behälter (10) und den Profilwalzen (16, 17) eine über der Streckgrenze des Rohrwerkstoffes liegende Zugspannung erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung der erforderlichen Zugkraft zusätzlich eine auf das Rohr (13) einwirkende, lösbare Bremsvorrichtung (20) dient.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer auf das Ende des Rohres (13) und gegebenenfalls auch auf den Antrieb des Behälters (10) einwirkenden Feststellbremse versehen ist, mit welcher die Zugspannung nach Beendigung des Wickelvorganges aufrechterhalten bleibt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Berührungsstelle des Rohres (13) mit dem Behälter (10) ein Zuführungsorgan angeordnet ist, aus welchem der Berührungsstelle eine Wärmeleitpaste aus einem Vorratsbehälter (21) kontinuierlich zugeführt wird.