DE4114615A1 - Heat exchangers prodn. with single- or alternate sided channels - involves placing two metal sheets e.g. aluminium on elastic plate in chamber and expanding them under pressure - Google Patents

Heat exchangers prodn. with single- or alternate sided channels - involves placing two metal sheets e.g. aluminium on elastic plate in chamber and expanding them under pressure

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DE4114615A1 DE19914114615 DE4114615A DE4114615A1 DE 4114615 A1 DE4114615 A1 DE 4114615A1 DE 19914114615 DE19914114615 DE 19914114615 DE 4114615 A DE4114615 A DE 4114615A DE 4114615 A1 DE4114615 A1 DE 4114615A1
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Abstract

Prodn. of heat exchangers involves expanding cpd. metal sheets to form single or alternative medium-conducting systems. USE/ADVANTAGE - Used for producing heat exchangers in refrigerators or motor vehicles. Ancillary operations for sealing the process chamber are eliminated, savings in material are achieved and fitting-out time is reduced. In an example two aluminium (99.5%) sheets to equal thickness are placed on an elastic plate in the bottom of the process chamber of an expanding tool. The plate lies under the region where the channels will be formed. On closing the processing chamber, the cpd. sheet is secured against the plate which is then prestressed to a pressure pv = 0.5Mpa. Subsequently expansion of the medium-conducting system is commenced in that the outward opening channel section on the cpd. face of the sheet is subjected to compressed air at pe = 8MPA. By maintaining the expansion conditions pe greater than pv, the conducting channel system is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem, bei dem das Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird.The invention relates to a method for expanding Composite sheets with one or two trainees Media control system, in which the media control system according to a using the release agent shown in the composite plane channel image through a pressure medium in a closed work space is expanded.

Die Anwendung erfolgt in der metallverarbeitenden Industrie bei der Herstellung von Rollbond-Elementen, die beispielsweise als Wärmetauscher in der Kältetechnik eingesetzt werden.It is used in the metalworking industry in the manufacture of Rollbond elements that used, for example, as a heat exchanger in refrigeration technology will.

Aus der DE-OS 34 43 797 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Platte mit einem nach einer Seite hin ausgebildeten Fluidleitsystem bekannt. Bei diesem Verfahren werden Verbundbleche nach entsprechendem, in der Verbundebene befindlichem Kanalbild hergestellt, wobei die Verbundbleche ein Leitungssystem aus einer geschlossenen äußeren Leitung und ein durch mindestens eine Verbindungsleitung mit dem äußeren Leitungssystem verbundenes inneres Fluidleitungssystem aufweisen.From DE-OS 34 43 797 is a method for manufacturing a plate with one formed on one side Fluid control system known. This process uses composite sheets according to what is in the compound level Channel picture produced, the composite sheets Line system from a closed outer line and one through at least one connecting line to the outside Line system connected internal fluid line system.

Das Verbundblech wird dabei in einen geschlossenen Arbeitsraum eingegeben, in dem die äußere Leitung mittels eines Druckfluids expandiert wird, bis diese eine umlaufende Dichtung gegen die Arbeitsraumteilung bildet. Anschließend wird eine Seite des Verbundbleches mit Druck beaufschlagt, so daß sich das Verbundblech an die dem Druckraum gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes plan anlegt. In dieser Werkstückposition wird das Fluidleitsystem aufgedrückt. Der zeitliche Verlauf dieser Verfahrensstufe wird bei konstantem Druck bestimmt von der Dimensionierung der nacheinander zu expandierenden Volumina der äußeren Leitung, der Verbindungsleitung sowie des Fluidsystems. Parallel dazu bzw. anschließend erfolgt gesteuert der Druckabbau auf einer Seite des Verbundbleches sowie im Leitungssystem. Dieses Verfahren weist insofern Nachteile auf, als über den Materialverbrauch für das erzeugnisrelevante Maß hinaus Material zur Realisierung der technologischen Operationen "Expandieren der geschlossenen äußeren Leitung" sowie "Expandieren der Verbindungsleitung" erforderlich ist. Analog dazu trifft das für Hilfsmaterial (z. B. Trennmittel), Druckmedium für die äußere Leitung, die Verbindungsleitung und den Gegendruck sowie sonstige Energie zu. Ein weiterer bedeutender Nachteil besteht in der Operationsfolge innerhalb eines Zyklus für das Expandieren des nach einer Seite hin ausgebildeten Fluidleitsystems. Dabei ist zunächst Nebenoperationszeit für das Expandieren der geschlossenen äußeren Leitung, den Aufbau des Gegendruckes sowie für das Expandieren der Verbindungsleitung erforderlich. Diese Nebenoperationszeiten sind Zeiten, die über die erzeugnisrelevante Zeit hinausgehen, und stellen damit Verlustzeiten dar.The composite sheet is placed in a closed work area entered in which the outer line by means of a Pressure fluid is expanded until this is a circulating Forms a seal against the division of the work space. Subsequently one side of the composite sheet is pressurized, so that the composite sheet is opposite to the pressure chamber Lay out the area of the work area flat. In this The fluid control system is pressed onto the workpiece position. The The time course of this process stage is constant Pressure determined by the dimensioning of the one after the other to expand volumes of the outer line, the connecting line and the fluid system. In parallel or  then the pressure is reduced in a controlled manner Side of the composite sheet and in the pipe system. This method has disadvantages in that over the material consumption for the measure relevant to the product Material for the realization of technological operations "Expand the closed outer pipe" and "Expand the connecting line "is required. Analog this applies to auxiliary materials (e.g. release agents), Pressure medium for the outer line, the connecting line and the back pressure and other energy too. Another a significant disadvantage is the sequence of operations within a cycle for expanding to one side trained fluid control system. Here is first Secondary operating time for expanding the closed external line, the build-up of back pressure and for that Expansion of the connecting line required. These Secondary operating times are times that are relevant to the product Go out of time, and thereby represent lost times represents.

Mit den über das erzeugnisrelevante Maß hinausgehenden Abmessungen des Verbundbleches infolge der Notwendigkeit der äußeren Leitung und der Verbindungsleitung bis zur Verfahrensstufe "Expandieren" bestehen darüber hinaus nachteilige kompliziertere Bedingungen beim Bearbeiten und Fördern einschließlich Speichern der Werkstücke in den vorgelagerten Verfahrensstufen.With those that go beyond the product-relevant dimension Dimensions of the composite sheet due to the need the outer line and the connecting line to Process level "expand" also exist disadvantageous more complicated conditions when machining and conveying including storing the workpieces in the upstream process stages.

Beim Expandieren tritt ferner der Nachteil erhöhten Aufwandes an die Steuerung des Ablaufes dieser Verfahrensstufe auf, denn zumindest der Druck zum Expandieren der äußeren Leitung und der inneren Leitung sowie der Druck im Fluidleitsystem sind möglichst genau vorzugeben, im weiteren Operationsablauf sind dazu Gegendruck sowie das Entspannen der Medien zueinander in bestimmten Relationen zu gewährleisten.When expanding, there is also the disadvantage of increased effort to control the course of this process step on, because at least the pressure to expand the outer line and inner line as well as the pressure in the fluid control system are to be specified as precisely as possible in the further operations are counter pressure and that Relaxation of the media to each other in certain relationships to guarantee.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht im Bedarf an zusätzlicher Schließkraft für den Arbeitsraum, in dem das Expandieren erfolgt. Die Rückwirkungen der Kräfte aus dem Expandieren der äußeren Leitung als Dichtung sowie der Gegendruck über die erzeugnisrelevante Fläche hinaus sind nebenoperationsbedingte Parameter, die den Schließkraftbedarf des Arbeitsraumes erhöhen.Another major disadvantage is the need  additional closing force for the work area in which the expansion takes place. The repercussions of the forces from expanding the outer pipe as a seal as well as the counter pressure over the product-relevant area In addition, there are parameters related to the operation that affect the Increase the clamping force requirement of the work area.

Nachteilig ist ebenso, daß durch die verfahrensbedingt einzuhaltenden Proportionen zwischen den Abmessungen der äußeren Leitung, der Verbindungsleitung und dem Fluidleitsystem die Variabilität der Kanalbildgestaltung zusätzlich eingeschränkt ist.Another disadvantage is that due to the process proportions to be observed between the dimensions of the outer line, the connecting line and the fluid control system the variability of the channel image design in addition is restricted.

Darüber hinaus ist das dargestellte Verfahren nicht verwendungsfähig zum Herstellen wechselseitig bzw. partiell einseitig innerhalb eines Verbundbleches ausgebildeter Fluidleitsysteme, wie sie für Sonderzwecke in gebogenen/gefalteten Wärmetauschern benötigt werden.In addition, the method shown is not usable to manufacture reciprocally or partially trained on one side within a composite sheet Fluid control systems, such as those used for special purposes in curved / folded Heat exchangers are needed.

Die technische Ursache der angeführten Nachteile besteht in den Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes, dem Aufbau eines entsprechenden definierten Gegendruckes, dem Expandieren der Verbindungsleitung sowie der Verwendung von Grundmaterial für die Nebenoperationen über die erzeugnisrelevanten Erfordernissen hinaus.The technical cause of the disadvantages mentioned exists in the secondary operations for sealing the work area, the establishment of a corresponding defined Back pressure, the expansion of the connecting line and the use of basic material for the secondary operations beyond the product-related requirements.

Die zu lösende Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem zu entwickeln, bei dem Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes und den Aufbau eines definierten Gegendruckes vermieden, Material-, Hilfsmaterial-, Medienverbrauch, Zeit- und Ausrüstungsaufwand gesenkt sowie die Anwendungsbreite und die Variabilität der Kanalbildgestaltung erhöht werden. The object of the invention to be solved is a Process for expanding composite sheets with single or to develop a mutually training media control system, in the secondary operations for sealing the Workspace and the establishment of a defined back pressure avoided, material, auxiliary material, media consumption, Reduced time and equipment costs as well as the range of applications and the variability of channel image design increase.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium mit dem Expansionsdruck pE in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird.This object is achieved according to the invention in that a media control system is expanded in a closed work space by a pressure medium with the expansion pressure p E according to a channel image shown in the compound plane by means of a release agent.

Es ist dadurch gekennzeichnet, daß gegen das im Arbeitsraum des Expandierwerkzeuges befindliche Verbundblech mit beginnendem Schließen des Arbeitsraumes ein ebenfalls im Arbeitsraum befindliches und abgestütztes elastisches Bauelement in dem Bereich und der Seite des einseitigen Expandierens des Verbundbleches gegen die gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes lagegesichert wird. Bei fortgesetztem Schließen des Arbeitsraumes wird das elastische Bauelement bis zum Betrag der Vorspannung pv<pE vorgespannt.It is characterized in that against the composite sheet located in the working space of the expanding tool, with the beginning of the closing of the working area, a resilient structural element also located and supported in the working area is secured in the area and on the side of the one-sided expansion of the composite sheet against the opposite surface of the working area. If the work area is closed again, the elastic component is prestressed up to the amount of the prestress p v <p E.

Anschließend erfolgt mit einem Druckmedium des Druckes pE das Expandieren des Medienleitsystems in Richtung des elastischen Bauelementes. Im Arbeitsraum können sich auch mehrere abgestützte elastische Bauelemente befinden. Nach dem Expandieren werden der Expansionsdruck pE im Medienleitsystem und die Vorspannung pv des elastischen Bauelementes und schließlich der Arbeitsraum zur Entnahme des Verbundbleches freigegeben. Dabei erfolgt das Entspannen des Expansionsdruckes pE und der Vorspannung pv in den Zeiten tE bzw. tv schneller/gleichschnell als die Rückverformung des elastischen Bauelementes, wobei t′Et′v ist. Als elastische Bauelemente werden Matten/Platten bestimmter stofflicher Zusammensetzung, Dicke, Struktur sowie bestimmten Druckverformungsverhaltens entsprechend der Kraft-Weg-Zeit-Kennlinie verwendet. Diese werden bei einseitig aufzudrückendem Kanalbild unter oder über dem Verbundblech bei wechselseitig aufzudrückendem Kanalbild unter und über dem Verbundblech im Expansionsbereich positioniert. Beim Schließen des Arbeitsraumes wird damit zunächst das Verbundblech an die gegenüberliegende freie und jeweils plane Fläche des Arbeitsraumes gedrückt und lagegesichert. Wird der Arbeitsraum geschlossen, erfolgt das Vorspannen der Matte/Platte. Mit einer bestimmten Vorspannung pv<pE wird erreicht, daß beim darauffolgenden Expandieren des Medienleitsystems die Expansion des in der Verbundebene dargestellten Kanalbildes nicht in Richtung der plan anliegenden Seite, sondern ausschließlich in Richtung des elastischen Bauelementes erfolgt. Durch die absoluten Beträge des Expansionsdruckes pE, der Vorspannung pv, der Kraft-Weg-Zeit-Kennlinie, des verwendeten elastischen Materials sowie der Verformbarkeit des Materials der einseitig aufzudrückenden Verbundblechseite wird das expandierte Volumen des vorgegebenen Kanalbildes für das entsprechende Medienleitsystem bestimmt. Nach dem Expandieren des Medienleitsystems werden Expansionsdruck pE und Vorspannung pv abgebaut, um sowohl unerwünschte weitere Expansion als auch das Rückverformen/ Quetschen des Medienleitsystems zu verhindern.The media control system is then expanded in the direction of the elastic component with a pressure medium of pressure p E. Several supported elastic components can also be located in the work area. After expansion, the expansion pressure p E in the media control system and the preload p v of the elastic component and finally the work space for removing the composite sheet are released. The expansion pressure p E and the preload p v relax in the times t E and t v faster / at the same speed as the reshaping of the elastic component, where t ' E is t' v . Mats / plates of certain material composition, thickness, structure and certain compression set behavior in accordance with the force-displacement-time characteristic are used as elastic components. If the duct pattern is to be pressed on one side, these are positioned below or above the composite sheet when the duct pattern is to be pressed on both sides below and above the composite plate in the expansion area. When the work area is closed, the composite sheet is first pressed against the opposite free and flat surface of the work area and secured in position. If the work area is closed, the mat / plate is preloaded. With a certain preload p v <p E it is achieved that when the media control system subsequently expands, the expansion of the channel image shown in the composite plane does not take place in the direction of the flat side but only in the direction of the elastic component. The expanded volume of the specified duct pattern for the corresponding media control system is determined by the absolute amounts of the expansion pressure p E , the preload p v , the force-displacement-time characteristic, the elastic material used and the deformability of the material of the composite sheet metal side to be pressed on one side. After the expansion of the media control system, expansion pressure p E and preload p v are reduced in order to prevent both undesired further expansion and the deformation / squeezing back of the media control system.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß es ohne Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes, ohne definierten pneumatischen Gegendruck, aber statt dessen mit erheblich geringeren Schließkräften für den Arbeitsraum durchführbar ist. Damit sind geringere Aufwendungen für Ausrüstungen, Verbindungsleitungen im Verbundblech, geringerer Materialeinsatz sowie geringere Fertigungstaktzeiten möglich. Darüber hinaus wird die Variabilität der Kanalbildgestaltung erhöht.The advantages achieved with the method according to the invention consist essentially in that it has no side operations for sealing the work area without a defined pneumatic Back pressure, but instead with significantly less Closing forces for the work space is feasible. This means lower expenses for equipment, connecting lines in composite sheet, less use of material as well as shorter production cycle times possible. About that In addition, the variability of the channel image design is increased.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Dabei handelt es sich um ein einseitiges Expandieren eines Medienleitsystems für ein Kühlschrankverdampferblech.An embodiment of the invention is as follows described in more detail. It is a one-sided Expansion of a media control system for a refrigerator evaporator sheet.

Ein 1,5 mm dickes Verbundblech, bestehend aus zwei gleichdicken Blechen der Legierung Al 99,5, wird auf eine im Unterteil eines Arbeitsraumes eines Expandierwerkzeuges angeordnete elastische Platte aufgelegt. Die Anordnung erfolgt so, daß die elastische Platte vollständig unter dem späteren Expansionsbereich des in der Verbundebene des Bleches mit Trennmittel dargestellten Kanalbildes liegt. Beim Schließen des Arbeitsraumes drückt die plane Oberseite des Arbeitsraumes das Verbundblech zunächst gegen die elastische Platte und sichert dessen Lage. Durch das nun folgende vollständige Schließen des Arbeitsraumes wird die elastische Platte bis zu einem Druck pv=0,5 MPa vorgespannt. Anschließend beginnt das Expandieren des Medienleitsystems, indem der auf der Verbundfläche des Bleches nach außen mündende, mit Trennmittel markierte Kanalanschnitt mit Druckluft (pE=8 MPa) beaufschlagt wird. Unter Einhaltung der Expansionsbedingung pE<pv wird das Medienleitsystem entlang des mit Trennmittel in der Verbundebene des Bleches markierten Kanalbildes expandiert. Die durch die Vorspannung pv bedingte plane Anlage des Verbundbleches an der Oberseite des Arbeitsraumes gewährleistet, daß die Expansion der Medienleitkanäle ausschließlich in Richtung der elastischen Platte erfolgt. Nach dem Expandieren des Medienleitsystems werden gleichzeitig Expansionsdruck pE und Vorspannung pv gesteuert bis zum vollständigen Entspannen abgebaut. Dieses Entspannen erfolgt schneller als die Rückverformung der elastischen Platte.A 1.5 mm thick composite sheet, consisting of two sheets of Al 99.5 alloy of equal thickness, is placed on an elastic plate arranged in the lower part of a working space of an expanding tool. The arrangement is such that the elastic plate is completely below the later expansion area of the channel image shown in the bond plane of the sheet with release agent. When the work area is closed, the flat top of the work area first presses the composite sheet against the elastic plate and secures its position. As a result of the complete closing of the work space, the elastic plate is prestressed up to a pressure p v = 0.5 MPa. The media control system then begins to expand by applying compressed air (p E = 8 MPa) to the channel gate that opens out onto the composite surface of the sheet and is marked with a release agent. In compliance with the expansion condition p E <p v , the media control system is expanded along the channel image marked with release agent in the composite plane of the sheet. The plane contact of the composite sheet on the upper side of the working space caused by the prestress p v ensures that the media guide channels are expanded only in the direction of the elastic plate. After expanding the media control system, expansion pressure p E and preload p v are simultaneously reduced until fully relaxed. This relaxation takes place faster than the reshaping of the elastic plate.

Abschließend wird der Arbeitsraum zur Entnahme des Verdampferbleches geöffnet.Finally, the work area for removing the evaporator sheet open.

Claims (1)

Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem, bei dem das Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegen ein im Arbeitsraum des Expandierwerkzeuges befindliches Verbundblech mit beginnendem Schließen des Arbeitsraumes ein in diesem befindliches und abgestütztes elastisches Bauelement in dem Bereich und der Seite des einseitigen Expandierens des Verbundbleches gegen die gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes lagegesichert wird, wobei bei fortgesetztem Schließen des Arbeitsraumes das elastische Bauelement bis zum Betrag der Vorspannung pv<pE vorgespannt wird, anschließend mit einem Druckmedium des Druckes pE das Expandieren des Medienleitsystems in Richtung des elastischen Bauelementes erfolgt, danach das Entspannen des Expansionsdruckes pE in der Zeit t′E und der Vorspannung pv schneller erfolgt als die Rückverformung des elastischen Bauelementes, wobei t′Et′v ist.A method for expanding the composite sheet with mono- or mutually trainee media guidance system in which the media control system is expanded by a pressure medium in a closed working chamber according to one shown in the composite layer by means of separation medium channel image, characterized in that with against a work in the working space of Expandierwerkzeuges composite sheet beginning closing of the work space, a resilient and supported elastic component in the area and on the side of the one-sided expansion of the composite sheet against the opposite surface of the work space is secured, with the continued closure of the work space the elastic component up to the amount of preload p v <p e is biased, then with a pressure medium of the pressure p e is the expansion of the media control system in the direction of the elastic component is carried out, then p is the relaxation of the expansion pressure e in time t an 'e d the prestress p v occurs faster than the reshaping of the elastic component, where t ' E t' v .
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