DE4226207C1 - Positioniervorrichtung für Gußteile mit eingegossenen Rohrmäandern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für Gußteile mit eingegossenen Rohrmäandern.

Bei Einrichtungen der Datentechnik, bei denen hohe Leistun­ gen abgeführt werden müssen, werden häufig Kühlplatten ver­ wendet, die von einer Kühlflüssigkeit durchflossen sind. Die Kühlplatten bestehen aus in Aluminiumplatinen einge­ gossenen Kupferrohrmäandern, wie sie z. B. in der Zeit­ schrift Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, Bd. 17, 1988, Nr. 5 in dem Artikel "Cabinets, Cooling and Cables für High Performance Mainframes" auf Seite 240 bis 244, insbesondere Seite 242, Fig. 5 und zugehörige Be­ schreibung dargestellt sind.

Während des Eingießvorgangs eines Kupferrohrmäanders in eine Aluminiumplatine wird 700°C heißes Material in eine Gußform gegossen. Dabei wird aufgrund der hohen Temperatur­ belastung die Eigenstabilität des Rohrmäanders aufgehoben, so daß die Rohrschlange in ihrer Position beliebig ver­ schwimmen kann. Dadurch können z. B. Bohrungen, die nach­ träglich in das Gußteil eingebracht werden, den Rohrmäander treffen.

Deshalb ist eine stabile Abstützhalterung mit Anlagestellen in zwei Richtungen an der Kokillenwandung erforderlich.

Bisher wurden derartige Stützgitter, wie insbesondere Fig. 5 der genannten Veröffentlichung zeigt, aus kompli­ zierten Blechstanzbiegeteilen hergestellt. Diese Blech­ biegeteile haben den Nachteil, daß sie wenig wärmestabil sind, den Gießstrom während des Eingießvorganges behin­ dern und wegen der dabei entstehenden Deformationserschei­ nungen zu hohen Ausschußquoten führen. Die für den Mäander notwendige Rohrschlange wird dabei aus vielen Einzelteilen mit Standartfitting-Bogen von 180° und entsprechenden Querrohren zusammengelötet.

Aus der deutschen Patentschrift 17 425 sind Dampfpreßplat­ ten bekannt, die durch Umgießen eines Rohrsystems mit wi­ derstandsfähigem Metall mit oder ohne Anwendung verniete­ ter, den Guß umschließender Deckplatten hergestellt wer­ den. Die Platten und die an den Seiten verbindenden Flach­ eisen zwischen den Einzelrohren des Rohrmäanders dienen als Gußform zum Ausgießen des Mäanders mit Gußmetall.

In der deutschen Patentschrift DE 38 07 055 C2 wiederum sind zwar bei einem rohrförmigen Gebilde schematisch als Abstandshalter dienende Elemente dargestellt, jedoch han­ delt es sich dort um ein Rohrsystem eines Wärmetauschers, das nicht mäanderförmig sondern als Oval ausgebildet ist. Über die Beschaffenheit dieser Abstandshalter ist nichts ausgesagt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit wenig Aufwand herstellbare und hitzestabile Positionsvorrichtung zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung die Positionsvorrichtung derart ausgebildet, daß die Abstands­ halter Flachteile sind, die in ihrem Mittelteil kreuzför­ mig ausgebildet sind, wobei die Länge des Querbalkens dem Abstand zweier Rohre und die Länge des Längsbalkens dem Abstand der beiden Kokilleninnenwände der Gußform ent­ spricht, daß an beiden Enden des Längsbalkens jeweils ge­ genüber dem Querbalken kürzere und an ihren Ecken mit einer Aussparung versehene Querriegel vorgesehen sind und daß die beiden Enden der Abstandshalter Einklinkungen mit Formschrägen aufweisen, wodurch Lappen entstehen, die durch die Durchbrüche der Querschienen steckbar und durch Verdrehen gegen die Querschiene verspannbar sind.

Die Erfindung kann auch derart ausgebildet sein, daß die Positionierung mit Hilfe mindestens einer Abstützhalterung erfolgt, die aus zwei Querschienen, die oben und unten auf den Kokillenwandungen au fliegen und Abstandshaltern be­ steht, die zwischen den Rohren hindurchgreifen und die bei­ den Querschienen fest miteinander verbinden, daß die Quer­ schienen im Abstand zweier benachbarter Mäander Durchbrü­ che zur Aufnahme der Abstandshalter aufweisen, und daß die Abstandshalter Drehteile sind, deren Achse an beiden Enden Flansche, die an den Querschienen anliegen, und Zapfen, die durch die Durchbrüche der Querschienen einsteckbar sind, aufweisen, und die achsmittig sich zu einer Scheibe erweitern, deren Durchmesser gleich dem Abstand zweier Rohre entspricht.

Durch diese Maßnahmen erhält man eine stabile Abstützhal­ terung, wobei das so entstehende Abstützgitter durch die besondere Form der Ausgestaltung der Abstandshalter einen maximalen Materialdurchfluß beim Gießen zuläßt, und mög­ lichst wenig an den Außenflächen des Gußteils sichtbar ist, was beim Anmeldungsgegenstand deshalb notwendig ist, weil das gesamte Gußteil anschließend als Kühlplatte für in Baueinheiten zusammengefaßte integrierte Bausteine dienen soll, was eine sehr große Ebenheit der Gußfläche voraussetzt. Außerdem ist diese Art der Abstandshalter und des gesamten Abstützgitters wegen der einfachen Gestaltung günstig herstellbar. Dabei können die Abstandshalter mit Schrauben oder mit Nieten an den Querschienen befestigt werden.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 11 wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine fertige Kühlplatte,

Fig. 2 einen in einer Gußform positionierten Rohrmäander,

Fig. 3 Seitenansicht einer Rohrschlange mit Positionier­ vorrichtung,

Fig. 4 einen als Flachteil ausgebildeten Abstandshalter,

Fig. 5a und b einen als Drehteil ausgebildeten Ab­ standshalter mit Seitenansicht und Querschnitt mit Schraubbefestigung,

Fig. 6a ein Drehteil eines Abstandshalters mit noch nicht vollzogener Nietbefestigung,

Fig. 6b einen Abstandshalter nach Fig. 6a mit vollzoge­ ner Nietbefestigung,

Fig. 7 Rohrmäander, bei dem die Rohre und die Bögen auf beiden Seiten verlötet sind,

Fig. 8 aus einem Stück hergestellter Rohrmäander,

Fig. 9 Rohrmäander, die abwechselnd einmal auf der linken und einmal auf der rechten Seite verlötet sind,

Fig. 10 Rohrmäander, die in der Mitte miteinander ver­ lötet sind,

Fig. 11 Rohrmäander, die nur an der linken Seite mitein­ ander verlötet sind.

Die fertige Kühlplatte 23 zeigt Fig. 1. Der Rohrmäander 12 ist in Aluminium eingegossen und mit ihm die Positio­ niervorrichtung, die aus den Querschienen und den Abstands­ haltern 2 besteht. Für die Kühlmittel Zu- und Abführung sind Rohranschlusse 9 vorgesehen.

Vor dem Gießen werden die Rohrmäander 12, wie in Fig. 2 gezeigt, mit Hilfe der vier stabilen Querschienen 1 und den Abstandshaltern 2 eingespannt. Die Querschienen stützen sich oben und unten an den Kokillenwandungen 3 der für den Guß erforderlichen Kokillen ab. Die Abstandshalter sind, wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, Flachteile, deren Mittelteil 10 jeweils kreuzförmig ausgebildet ist, wobei die Länge des Querbalkens 11 dem Abstand zweier Rohre 13 und die Länge des Längsbalkens 14 dem Abstand der beiden Kokillenwände der Gußform entspricht. Die Abstands­ halter 2 sind so gestaltet, daß sie zwischen den Rohren 13 ein Maximum an Durchlaßöffnung 4 zulassen und dennoch ge­ nügend Eigenstabilität besitzen. Die beiden Enden 5 des Abstandstückes haben Einklinkungen mit Formschrägen 6, welche durch rechteckige Durchbrüche 16 der Querschienen 1 gesteckt und durch Verdrehen der durchstehenden Lappen 7 gegen die Querschienen 1 verspannt werden. Die Enden 8 der Lappen 7 sind dabei so ausgeführt, daß sie an den Kokil­ lenwänden anliegen und dadurch die Querrichtung positio­ nieren. An den Enden des Längsbalkens 14 des Mittelteils 10 sind jeweils gegenüber den mittleren Querbalken 11 kür­ zere und an ihren Ecken mit einer Aussparung 15 versehene Querriegel 14 vorgesehen, die von innen her an den Quer­ schienen 1 anliegen und so dimensioniert sind, daß sie gleich dem Rohrquerschnitt der Rohre 13 entsprechen und dadurch eine Abstützung der Querschienen im Rohrmäanderbe­ reich ermöglichen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen andere Konstruktionsvarianten, so z. B. die Fig. 5 einen Abstandshalter 2, der als Dreh­ teil ausgeführt ist, deren Achse 17 an beiden Enden Flansche 18 aufweisen, die an den Querschienen 1 anliegen, wobei an den Flanschen Zapfen 19 angebracht sind, die durch Durchbrüche 16 der Querschienen 1 steckbar sind. Die Achse 17 erweitert sich in ihrer Mitte zu einer Scheibe 20, deren Durchmesser gleich dem Abstand zweier Rohre 13 ent­ spricht. Die Abstandshalter 2 werden mit Schrauben 21 an den Querschienen 1 befestigt. Dabei zeigt Fig. 5a eine Seitenansicht und Fig. 5b einen Schnitt durch die äußeren Befestigungsabschnitte des Abstandshalters 2, so daß die Schraubverbindung deutlich erkennbar ist.

Eine andere Befestigung eines als Drehteil ausgeführten Abstandshalters 2 ist in den Fig. 6a und 6b dargestellt, wobei hier die Befestigung mit Nieten 22 erfolgt, die in Fig. 6a in noch nicht genietetem Zustand und in Fig. 6b detailliert im bereits montierten Zustand dargestellt sind.

Die Positionierung der Rohrmäander 12 in horizontaler Richtung erfolgt durch die erforderlichen Rohranschlüsse 9 der beiden Rohrschlangenenden in der Gußkokille.

Der Rohrmäander 12 ist im einfachsten Fall jeweils aus Rohren 13 und aus Fittingen ausgeführten Bögen 23 zusam­ mengesetzt, wobei Rohre und Bögen 23 beidseitig miteinan­ der verlötet sind, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

Da diese Lötstellen beim anschließenden Vergießen zu Komplikationen führen können, wäre es im Idealfall am besten, die Rohrmäander 12 aus einem Rohr 13 zu biegen. Da dies derzeit technisch nur schwer realisierbar ist, wird versucht, die Verbindung der Rohre 13 mit den Bögen 23 mit möglichst wenigen Lötstellen zu realisieren.

Dabei ist in Fig. 9 eine Lösung gezeigt, bei der an jedem Einzelrohr 13 ein Bogen 23 angebogen ist, so daß sich Löt­ stellen nur abwechselnd auf beiden Seiten einmal pro Mä­ ander ergeben.

Eine andere Möglichkeit besteht, wie in Fig. 10 darge­ stellt, darin, die Lötstellen nicht an den Enden, sondern in der Mitte der Rohre 13 anzubringen.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist jedoch die Variante mit allen Lötstellen 24 auf einer Seite, wie in Fig. 11 gezeigt, die günstigste.

Claims (7)

1. Positioniervorrichtung für Gußteile mit eingegossenen Rohrmäandern, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung mit Hilfe mindestens einer Abstütz­ halterung (1, 2) erfolgt, die aus zwei Querschienen (1), die oben und unten auf den Kokillenwandungen (3) aufliegen und Abstandshaltern (2) besteht, die zwischen den Rohren (13) hindurchgreifen und die beiden Querschienen (1) fest miteinander verbinden, daß die Querschienen (1) im Abstand zweier benachbarter Mäander Durchbrüche (16) zur Aufnahme der Abstandshalter (2) aufweisen, daß die Abstandshalter (2) Flachteile sind, die in ihrem Mittelteil (10) kreuz­ förmig ausgebildet sind, wobei die Länge des Querbalkens (11) dem Abstand zweier Rohre (13) und die Länge des Längsbalkens (14) dem Abstand der beiden Kokilleninnenwän­ de der Gußform entspricht, daß an beiden Enden des Längs­ balkens (14) jeweils gegenüber dem Querbalken (14) kürzere und an ihren Ecken mit einer Aussparung (15) versehene Querriegel (14) vorgesehen sind und daß die beiden Enden (5) der Abstandshalter (2) Einklinkungen mit Formschrägen (6) aufweisen, wodurch Lappen (7) entstehen, die durch die Durchbrüche (16) der Querschienen (1) steckbar und durch Verdrehen gegen die Querschiene (1) verspannbar sind.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) Drehteile sind, deren Achse (17) an beiden Enden Flansche (18), die an den Querschienen (1) anliegen, und Zapfen (19), die durch die Durchbrüche (16) der Querschienen einsteckbar sind, aufweisen und die achs­ mittig sich zu einer Scheibe (20) erweitern, deren Durch­ messer gleich dem Abstand zweier Rohre (13) entspricht.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) mit Schrauben (21) an den Querschienen (1) befestigbar sind.

4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) mittels Nieten (22) an den Querschienen (1) befestigbar sind.

5. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) Drehteile sind, deren Achse (17) an beiden Enden Flansche (18), die an den Querschienen (1) anliegen, und Zapfen (19), die durch die Durchbruche (16) der Querschienen einsteckbar sind, aufweisen und die achs­ mittig sich zu einer Scheibe (20) erweitern, deren Durch­ messer gleich dem Abstand zweier Rohre (13) entspricht.

6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) mit Schrauben (21) an den Querschienen (1) befestigbar sind.

7. Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) mittels Nieten (22) an den Querschienen (1) befestigbar sind.