DE4327974C2 - Heizkörper, insbesondere Röhrenheizkörper, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Heizkörpers - Google Patents
Heizkörper, insbesondere Röhrenheizkörper, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines HeizkörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Heizkörper, insbesondere einen Röhrenheizkörper,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines Heizkörpers, insbesondere Röhrenheizkörpers gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 8 und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Heizkörpers,
insbesondere Röhrenheizkörpers, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Heizkörper und insbesondere Röhrenheizkörper sind häufig verwendete Mittel zum
Heizen von Gebäuden, insbesondere innerhalb eines Zentralheizungsnetzes.
Übliche Röhrenheizkörper bzw. Röhrenradiatoren werden aus einem oberen Adapter
und einem unteren Adapter sowie dazwischen eingeschweißten Röhrenabschnitten
hergestellt. Der obere sowie der untere Adapter werden dabei aus tiefgezogenen
Halbschalen hergestellt, die zusammengeschweißt werden müssen. Anschließend
müssen an diese aus Halbschalen zusammengeschweißten Adapter wiederum die
Heizröhren angeschweißt werden, so daß dabei einzelne Elemente einer Röhrenhei
zung bzw. eines Röhrenradiators entstehen. Die einzelnen Elemente werden am
Innenumfang über Verbindungsrohrstutzen zusammengenippelt bzw. zusammen
geschweißt. Abgesehen von dem hohen Arbeitsaufwand entstehen bei den häufigen
und umfangreichen Schweißarbeiten immer wieder Schweißnähte, die, da sie aus
ästhetischen Gründen kaum tolerierbar sind, abgeschliffen werden müssen.
Schweißnähte, die an schwer zugänglichen Stellen sind, können nicht abgeschliffen
werden. Diese schwer zugänglichen Stellen sind nicht desto trotz von außen sichtbar
und ergeben einen nachteiligen optischen Eindruck.
Zudem ergibt die Verbindungstechnik, um die einzelnen Röhrenheizkörperelemente
aneinanderzunippeln bzw. aneinanderzuschweißen mit zunehmender Länge des
Röhrenheizkörpers Probleme, so daß Röhrenheizkörper nach dieser bekannten
Technik lediglich bis zu einer maximalen Länge von ca. 80 bis 100 cm hergestellt
werden können. Wenn längere Heizkörper zusammengefügt werden sollen, müssen
diese demgemäß aus einzelnen 80 bis 100 cm langen Abschnitten zusammengefügt
werden. Die sich dabei ergebenden Verbindungsstellen sind wiederum in ihrer
mechanischen Stabilität eingeschränkt, so daß es erforderlich ist, die bekannten
Röhrenheizkörper in jedem Fall von unterhalb des Heizkörpers zu unterstützen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heizkörper, insbesondere
Röhrenheizkörper, ein Verfahren zur Herstellung eines Heizkörpers bzw. Röhren
heizkörpers sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Heizkörpers bzw.
Röhrenheizkörpers vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik
weitgehenst ausräumen; insbesondere soll ein leicht herstellbarer Heizkörper bzw.
Röhrenheizkörper, ein ohne eine große Anzahl von Schweißschritten ausführbares
Verfahren zur Herstellung eines Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers sowie eine
Vorrichtung zur Herstellung eines Heizkörpers, inbesondere Röhrenheizkörpers
vorgeschlagen werden, die eine schnelle und mit wenigen Arbeitsschritten
verbundene Verschweißung von Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelementen
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Heizkörper bzw. Röhrenheizkörper mit den im
Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen, ein Verfahren mit den im Patentanspruch
8 aufgeführten Schritten sowie eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 3
aufgeführten Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers gemäß der
vorliegenden Erfindung sowie der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
und Verfahrensvarianten des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gehen
aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß der Erfindung weist ein Heizkörper, insbesondere Röhrenheizkörper, an
seinen Adaptern jeweils einen Sammelrohrstutzen auf, der mit einzelnen umfäng
lichen Öffnungen versehen ist, wobei der Sammelrohrstutzen bis auf einen
überstehenden Abschnitt von einem Gehäuseteil des Adapters umgeben ist. Das
Gehäuseteil weist die Öffnungen für das bzw. die Heizrohre auf.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei der Herstellung von Heizkörpern bzw.
Röhrenheizkörpern immer wieder Fertigungstoleranzen auftreten, die im Bereich von
1 mm liegen. Diese Fertigungstoleranzen machen bei der Herstellung von
Röhrenheizkörpern häufig Probleme.
Gemäß der Erfindung werden diese Probleme dadurch überwunden, daß einzelne
Adapter verwendet werden, die das Gehäuseteil sowie den Sammelrohrstutzen
aufweisen. Das Gehäuseteil ist auf der zu dem gegenüberliegenden hervorstehenden
Abschnitt des Sammelrohrstutzens befindlichen Seite während der Herstellung der
einzelnen Elemente des Röhrenheizkörpers vorzugsweise geschlossen, so daß die zu
der Öffnung des Rohrstutzens gegenüberliegende Wandung des Adapters eine glatte
und ebene Fläche bildet. Gegebenenfalls kann auch bereits eine Öffnung mit einem
geringen Durchmesser vorgesehen sein.
Die Heizröhren werden in Öffnungen an dem Adapter, die radial zur Symmetrie
achse des Sammelrohrstutzens aus dem Adapter herausgearbeitet worden sind,
eingesetzt.
Die Heizröhren werden in die betreffenden Öffnungen des Adapters eingelötet,
vorzugsweise mit einem Hartlot. Als besonders vorteilhaft hat sich hier Kupferhartlot
erwiesen, da diesem ein ausgewogenes Preis/Leistungsverhältnis zukommt. Zudem
hat dieses einen Schmelzpunkt von 1060°C, so daß später gegebenenfalls erforderli
che weitere Wärme- bzw. Schweißvorgänge die Verlötungen kaum oder nur sehr
schwer erweichen und damit undicht machen können.
An den innerhalb des Adapters befindlichen Abschnitten des Sammelrohrstutzens sind
Öffnungen vorgesehen, durch die ein Heizmedium, insbesondere Wasser, in den
Hohlraum des Adapters und damit in die an den Hohlraum des Adapters an
schließenden Heizröhren gelangen kann.
Der aus dem Adapter überstehende Abschnitt des Sammelrohrstutzens kann
vorteilhafterweise gemäß einer bevorzugten Ausführungsform spitz zulaufend
angeschliffen sein. Diese Ausführung erlaubt es, bei der Verwendung einer
Schweißtechnik, das eine geringere Energiemenge erforderlich ist, um die
erforderlichen Materialmengen bspw. zum Schweißen zu schmelzen.
Wird nun der vorzugsweise angeschliffene Abschnitt eines aus einem Adapter
überstehenden Sammelrohrstutzens an die Rückseite eines Adapters angehalten, so
daß die aneinander angrenzenden Sammelrohrstutzen nach der Verschweißung ein
entsprechend verlängertes Sammelrohr bilden, so kann bspw. mittels eines
Schweißverfahrens bevorzugt eine Schweißverbindung hergestellt werden, wobei sich
das Kondensatorentladungsschweißen als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Die
Schweißverbindungen sind derart fest, daß ein angeschweißter Sammelrohrstutzen
meist nicht unmittelbar an der Schweißnaht, sondern daneben, im Bereich des
Materials des Sammelrohres abreißt.
Vorteilhaft ist hier ganz besonders, daß Fertigungstoleranzen von 1 mm und mehr
dadurch aufgenommen werden können, daß die aneinandergrenzenden Heizkörper
elemente, die bspw. zwei Adapter und eine oder mehrere Heizröhren aufweisen,
nicht unmittelbar in aneinander angrenzenden Bereichen äußerst paßgenau eingesetzt
werden müssen, sondern die für die Verschweißung bestimmten, überstehenden
Abschnitte der Sammelrohrstutzen an die betreffende, großflächige Rückwand des
Adapters eines vorgehenden bzw. nachfolgenden Röhrenheizkörperelementes
angesetzt werden können, wobei Fertigungstoleranzen problemlos aufgenommen
werden können. Häufig werden jedoch Fertigungstoleranzen von 1mm und mehr
zunehmend für den Betrachter sichtbar und stören den ästhetischen Eindruck.
Ist die der für die Verschweißung des Sammelrohrstutzens gedachte Öffnung
gegenüberliegende Seite des Adapters vollständig geschlossen, so kann die
Durchgangsöffnung für das Heizmedium von einem zum nachfolgenden Adapter
bzw. Röhrenheizkörperelement durch Bohren, Fräsen oder dgl. nachträglich
geschaffen werden. Andererseits kann bereits von vornherein eine kleinere Öffnung
vorgesehen sein, die hinreichend Raum für eine Justage bzw. zum Aufnehmen von
Fertigungstoleranzen zur Verfügung stellt.
Endbereiche, die sich bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Heizkörpers
zwangsläufig ergeben, können durch eigens eingelötete bzw. eingeschweißte oder
eingeschraubte Verschluß bzw. Anschlußteile verschlossen werden bzw. für den
Anschluß an ein Heizungs- bzw. Zentralheizungssystem vorbereitet werden. Es
können im Prinzip auch unmittelbar Ventile oder Ventilaufnahmegehäuse oder dgl.
an oder in die Endabschnitte der erfindungsgemäß hergestellten Heizkörper bzw.
Röhrenheizkörper eingesetzt, bzw. daran befestigt werden.
Das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung von Heizkörpern, insbesondere
Röhrenheizkörpern, weist die Schritte auf, daß mindestens eine Heizröhre mittels
eines Hartlotes mit mindestens zwei Adaptern verlötet wird, wobei die Heizröhre
bzw. Heizröhren in der Öffnung bzw. in den Öffnungen der jeweiligen Adapter
sitzen. Hierbei entstehen die Röhrenheizkörperelemente, die zumindest jeweils zwei
Adaptern mit zumindest jeweils einer Heizröhre aufweisen. Anschließend werden
zwei Röhrenheizkörperelemente bzw. Heizkörperelemente oder Gruppen von
Heizkörperelementen derart aneinander gesetzt, daß der für die Verbindung
vorgesehene, über das Gehäuse des Adapters überstehende Abschnitt des Ver
bindungsrohrstutzens an der Rückseite eines jeweiligen Adapters anliegt, um
anschließend die einzelnen Röhrenheizkörperelemente bzw. Gruppen von Röhren
heizkörperelementen unter hohem Anpreßdruck aneinander zu drücken. Dabei muß
darauf geachtet werden, daß die für die Verbindung vorgesehenen Flächen der
Rückseite des Adapters des einen Röhrenheizkörperelementes vollflächig an der
Stirnfläche des für die Verbindung vorgesehenen Abschnittes des Verbindungsrohr
stutzens des nachfolgenden bzw. vorgehenden Röhrenheizkörperelementes anliegen.
Anschließend wird kurzzeitig, vorteilhafterweise im Millisekundenbereich, Energie
durch ein Schweißverfahren zugeführt. Hierbei ist ein Stromschweißverfahren
besonders vorteilhaft, bei dem in einem kurzen Zeitraum hohe Energien und damit
elektrische Ströme für einen Schweißvorgang zur Verfügung gestellt werden können.
Verwendet man bspw. das besonders vorteilhafte Kondensatorentladungsschweißver
fahren, so können im Millisekundenbereich enorme Ströme, in etwa 500.000 bis
5.000.000 Ampere, vorzugsweise 2.000.000 Ampere, zur Verfügung gestellt
werden. Diese Ströme führen an der Übergangsstelle zwischen dem Sammelrohr
stutzen und der Rückwand des nachfolgenden Adapters dazu, daß die aneinander
angrenzenden Bereiche schmelzen und verschweißt werden. Durch die Kurzzeitigkeit
der Stromentladung tritt die Wärme zum größten Teil ausschließlich im Bereich der
Schweißnaht auf, so daß sich keine große Wärmemenge auf den Adapter bzw. die
angrenzenden Teile eines Röhrenheizkörperelementes ausbreiten kann. Auf diese
Weise werden die Hartlotverbindungen, mit denen die Heizröhren an dem Adapter
befestigt sind, nicht beeinträchtigt.
Der Anpreßdruck, mit dem die Teile während des Schweißvorganges anein
andergedrückt werden, sollte im Bereich von einer bis mehreren Tonnen, bspw. bis
zu 10 t liegen. Der Anpreßdruck kann auch geringer ausfallen, jedoch werden dann
die erforderlichen Schweißströme höher. Hier muß ein geeignetes und praktikables
Verhältnis von Schweißstrom zu Anpreßdruck ausgewählt werden.
Um sicherzustellen, daß die einzelnen Teile eines Heizkörpers bzw. des erfindungs
gemäßen Röhrenheizkörpers während der einzelnen Schritte des Herstellungsver
fahrens nicht verrutschen bzw. aus der gewünschten und vorbestimmten Stellung
ausgelenkt werden, werden die einzelnen Teile vorteilhafterweise vorfixiert. Dabei
kann der in das Adaptergehäuse eingesetzte Sammelrohrstutzen bspw. über eine
Verlötung oder Verschweißung vorfixiert werden. Für dieses Vorfixieren können
übliche Schweißverfahren, Laserpunktschweißverfahren oder sonstige Schweißver
fahren herangezogen werden. Die eigentliche Abdichtung des Sammelrohrstutzens
gegenüber dem Adaptergehäuse kann ebenfalls über einen Hartlötvorgang erfolgen,
der vorteilhafterweise gleichzeitig mit der Hartverlötung der Heizröhren, vorzugs
weise in einem Lötofen oder dgl., vorgenommen werden kann.
Die sich durch die Verschweißung der Heizkörperelemente ergebenden Schweiß
stellen sind von außen nicht sichtbar und es ist nicht erforderlich, irgendwelche
aufwendigen Schweißvorgänge vorzunehmen. Zudem läßt sich das Verfahren sehr
effizient maschinell durchführen, so daß wenig Handarbeit und damit ein geringer
personeller Aufwand mit der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.
von Verfahrensvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Heizkörpern bzw. von
Röhrenheizkörpern weist mindestens einen Druckzylinder und mindestens einen
Druckgegenhalter auf. Zudem sind mindestens zwei Schweißelektroden, nämlich eine
für den positiven Pol und eine für den negativen Pol eines Stromentladungskreises
vorgesehen.
Mit dem bzw. den Druckzylindern wird auf zwei zwischen den Druckzylindern und
den zugehörigen Druckgegenhaltern befindliche Heizkörperelemente bzw. Gruppen
von Heizkörperelementen ein Anpreßdruck ausgeübt, so daß die zu verschweißenden
Abschnitte, nämlich das Ende eines Verbindungsrohrstutzens und eine Rückwand
eines Adapters mit hohem Druck aneinandergepreßt werden. An geeigneten Stellen
werden die besagten Schweißelektroden mit den zu verschweißenden Teilen
verbunden und eine Stromentladung wird vorgenommen. Die Teile werden unter
hohem Druck und hohem Strom innerhalb kürzester Zeit miteinander verschweißt.
Der Druckzylinder und der Druckgegenhalter sind so ausgestaltet, daß keine Ströme
über diese Teile abfließen können, so daß der über die Schweißelektroden zugeführte
Strom nicht abfließen kann, sondern soweit als möglich für den eigentlichen
Schweißvorgang zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise ist der Druckzylinder und/oder der Druckgegenhalter bzw. die
Druckzylinder und/oder die Druckgegenhalter verfahrbar auf einem Traggestell oder
einem Tragrahmen angeordnet, damit diese Teile gegeneinander, vorzugsweise
parallel, verschoben werden können, um unterschiedliche Anzahlen von Heizkörper
elementen bzw. unterschiedliche Größen von Gruppen von Heizkörperelementen
einspannen und unter Druck aneinander pressen zu können, um unterschiedlichste
Größen von Heizkörpern aus Heizkörperelementen herstellen zu können.
In der Regel werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils für die
Herstellung der Verbindungen des oberen und des unteren Sammelrohres eines
Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers jeweils ein Schweißelektrodenpaar vorgesehen
werden müssen.
An den jeweiligen Druckzylinder bzw. Druckgegenhalter werden vorteilhafterweise
Zentriereinrichtungen vorgesehen, die die Adapter automatisch zueinander zentrieren
können, um die vorteilhafterweise erforderliche gleichmäßige Zusammenpressung
zwischen aufeinanderfolgenden Heizkörperelementen noch leichter gewährleisten zu
können.
Als Stromkreise, die an die Schweißelektroden angeschlossen sind, kommen solche
in Frage, die einen Kondensator bzw. eine Vielzahl von Kondensatoren mit hoher
Kapazität aufweisen. Die Kondensatoren werden möglichst gleichzeitig entladen, um
den erforderlichen Schweißstrom vorzugsweise in einer Höhe von 2.000.000 Ampere
innerhalb von wenigen Millisekunden, also möglichst kurzzeitig, zur Verfügung zu
stellen. Unter Umständen sind auch induktive Stromspeicherelemente denkbar.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile und Merkmale bzw. Schritte gemäß
der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Adapter eines Röhrenheizkör
perelementes eines Röhrenheizkörpers, der gemäß der Erfindung
ausgestaltet ist;
Fig. 2 ein Röhrenheizkörperelement eines Röhrenheizkörpers gemäß der
vorliegenden Erfindung in einer schematisierten Seitenansicht mit
einem ausgeschnittenen Bereich;
Fig. 3 einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Röhrenheizkörper in einer
schematischen Seitenansicht mit einem ausgeschnittenen Bereich; und
Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung von Heizkörpern bzw. Röhrenheiz
körpern in einer schematischen Draufsicht.
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche
Bestandteile jeweils in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern benannt.
In Fig. 1 ist ein Adapter 56 dargestellt, wie er ausgestaltet sein kann.
Der Adapter 56 weist ein Gehäuse 57 auf, in das ein Stück Rohr 64 eingesetzt
worden ist. Das Gehäuse 57 weist mindestens eine Öffnung auf, in die eine
Heizröhre 52 eingesetzt ist. Die Heizröhre 52 ist in der Öffnung in dem Adapter 56
bzw. dem Gehäuse 57 mittels eines Hartlotes 62 flüssigkeits- bzw. gasdicht
eingesetzt. Die Heizröhre 52 ist an ihrem oberen Ende offen, so daß eine Durchfluß
verbindung zu dem Adaptergehäuse 57 gewährleistet ist.
Der Sammelrohrstutzen 66 kann ebenfalls in das Gehäuse 57 des Adapters 56 mittels
eines Hartlotes eingefügt sein.
In dem Sammelrohrstutzen 66 sind vorteilhafterweise Öffnungen 58 angeordnet, die
eine Verbindung zwischen dem Sammelrohr und dem Gehäuse 57 ermöglichen
sollen, durch die ein flüssiges Heizmedium über das Adaptergehäuse 57 in die
Heizröhren 52 gelangen kann.
An dem überstehenden Abschnitt 64 des Sammelrohrstutzens 66 kann ein zur
Stirnfläche des Sammelrohrstutzens sich zuspitzender Abschnitt 54 vorgesehen sein,
der einerseits vorteilhaft dafür eingesetzt werden kann, um den überstehenden
Abschnitt 64 plan an eine Oberfläche anzupressen und andererseits, um die
Oberfläche an der Stirnseite zu verringern, um in vorteilhafterweise eine Ver
bindungstechnik anwenden zu können.
Der dem überstehenden Abschnitt 64 bzw. der Stirnfläche 54 gegenüberliegende
Bereich des Adapters 56 bzw. des Adaptergehäuses 57 weist eine Öffnung 60 auf,
in die der überstehende Bereich 64 eines anschließenden Sammelrohrstutzens 66
eines anschließenden Adapters 56 eingesetzt werden kann.
Andererseits ist auch eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der die betreffende Wandung
des Adapters 56 keine Öffnung 60 aufweist, sondern durchgehend geschlossen ist.
Nachdem diese geschlossene Wandung mit dem zugespitzten Stirnbereich 54 eines
anschließenden Abschnitts 64 eines folgendendes Adapters 56 mittels einer Verbin
dungstechnik verbunden worden ist, kann dann immer noch eine Öffnung einer
vorgegebenen Größe eingebracht werden, um eine Verbindung für ein Heizmedium
zu schaffen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß größere Toleranzspielräume
bzw. Justagespielräume beim Verbinden aneinander angrenzender Adapter 56 bzw.
Röhrenheizkörperelemente vorhanden sind.
Die Herstellung des Adapters kann dabei wie folgt vorgenommen werden: Zunächst
werden die Sammelrohrstutzen 66 in den erforderlichen Abschnitten abgelängt. In
den Sammelrohrstutzen 66 werden eine oder mehrere Öffnungen 58 vorgesehen. Die
eine Stirnfläche 54 des Sammelrohrstutzens 66 wird in einer geeigneten Form
zugespitzt, so daß die Stirnfläche eine geringe Oberfläche aufweist. Löcher 58
werden in den Sammelrohrstutzen 66 eingearbeitet, wobei diese Löcher 58 von
Sammelrohrstutzen zu Sammelrohrstutzen einen unterschiedlichen Durchmesser
aufweisen können, und zwar in der Weise, daß dem Strömungsverlauf innerhalb
eines Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers Rechnung getragen werden kann. Das
heißt also, ein Sammelrohrstutzen 66 eines Adapters 56, der in einem Heizkörper
dicht am Zulauf angeordnet ist, wird Öffnungen 58 mit geringerem Gesamtquer
schnitt haben, als ein Sammelrohrstutzen 66 eines Adapters 56, der in einem
Heizkörper weiter von dem Zulauf des Heizkörpers weg oder gar an dessen Ende
vorgesehen ist. Auf diese Art und Weise kann gewährleistet werden, daß der
betreffende Heizkörper trotz zunehmenden Leitungswiderstandes und zunehmender
Abkühlung des Heizmediums gleichmäßig erwärmt wird.
Der fertige Sammelrohrstutzen 66 wird in ein Gehäuse 57 des Adapters 56
eingesetzt. Später wird der Sammelrohrstutzen 66 in der Gehäuseöffnung des
Gehäuses 57 über eine Lötverbindung 68 fixiert. Um die Lage des Sammelrohr
stutzens während der Lötung sicherzustellen, kann eine Vorfixierung vorgenommen
werden, mit der eine vorgegebene Lage des Sammelrohrstutzens 66 innerhalb des
Gehäuses 57 ermöglicht werden kann.
Nachdem der Sammelrohrstutzen 66 in dem Gehäuse 57 angeordnet und vorfixiert
worden ist, werden in einer oder mehreren weiteren in dem Gehäuse 57 vor
gesehenen Öffnungen Heizröhren 52 eingesetzt. Die entsprechenden Verbindungs
stellen werden mit einer Lötpaste oder dgl. bestrichen, vorzugsweise einer
Kupferhartlotpaste und die entsprechenden Teile werden in einem Lötofen fest
miteinander verbunden. Daß die Oberflächen fettfrei, sauber und möglichst oxidfrei
sein sollten, ist selbstverständlich.
An der zu der Stirnfläche 54 des Sammelrohrstutzens 66 gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 57 kann eine Öffnung vorgesehen sein, wobei diese Öffnung 60
alternativ oder zusätzlich in ihrem freien Strömungsquerschnitt so ausgestaltet sein
kann, daß dem Strömungswiderstand und dem Temperaturverlauf eines spezifischen
Heizkörpers Rechnung getragen werden kann.
In Fig. 2 ist ein Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelement 40 dargestellt, von
denen eine Vielzahl von Elementen 40 zu einem Heizkörper bzw. Röhrenheizkörper
50 (siehe Fig. 3) zusammengesetzt werden kann. Die oberen und unteren Adapter
56, 56′ des Heizkörperelementes 40 können gleichermaßen ausgebildet sein. Es ist
jedoch auch möglich, bspw. die Öffnungen 58, 60 des oberen Adapters 56 einem
erwünschten Strömungs- bzw. Temperaturprofil des Heizkörpers anzupassen und in
dem unteren Adapter 56′ des Heizkörperelements 40 gleichmäßig große Öffnungen
vorzusehen.
In Fig. 3 ist ein Heizkörper, insbesondere Röhrenheizkörper 50, dargestellt, der aus
vier Röhrenheizkörperelementen 40 hergestellt worden ist. Dabei sind das erste und
das letzte Element 40 abweichend ausgebildet, da es sich hierbei um Endelemente
handelt. In den Adapter des ersten Elementes 40 ist ein Stopfen 79 eingeschraubt,
eingelötet oder dgl., worden, um das aus den Sammelrohrstutzen 66 zusammen
gesetzte Sammelrohr auf der einen Seite des Heizkörpers 50 dichtend abzuschließen.
Der Adapter 56 auf der gegenüberliegenden bzw. rechten Seite weist dagegen keinen
überstehenden Abschnitt 64 an seinem Sammelrohrstutzen 66 auf und es kann
ebenfalls ein Stopfen oder eine Abschlußplatte oder dgl. 70 vorgesehen werden, um
auf dieser Seite des Heizkörpers einen flüssigkeits- bzw. gasdichten Abschluß vor
zusehen.
Der Vorteil des so ausgebildeten Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers
50 liegt insbesondere darin, daß keine von außen sichtbaren Schweißnähte auftreten,
die durch Schleifen entfernt werden müßten. Zudem sind nur eine geringe Anzahl
von Schweißschritten erforderlich, um den Heizkörper 50
herzustellen. Die hauptsächlich verwendete Hartlötung ist stabil und läßt sich
massenweise gleichzeitig herstellen. Der Heizkörper ist
insbesondere für die Massenproduktion sehr geeignet.
In Fig. 4 ist die Vorrichtung zur Herstellung eines Heizkörpers,
insbesondere eines Heizkörpers, dargestellt. Es handelt sich dabei
insbesondere um eine Schweißvorrichtung 10 zur Verbindung von Heizkörper
elementen 40 (Fig. 2). Diese weist einen Druckzylinder 16 und einen Druckgegen
halter 12 auf. Entsprechende Druckzylinder bzw. Druckgegenhalter 16, 12 sind
vorteilhafterweise auch für das andere bzw. untere Sammelrohr eines herzustellenden
Heizkörpers angeordnet. Die betreffenden Druckzylinder 16 bzw. Druckgegenhalter
10 sind jeweils vorzugsweise parallel zueinander verschiebbar. In der Darstellung
gemäß Fig. 4 sind lediglich die Druckgegenhalter auf einem Schlitten gegenüber
den Druckzylindern 16 verschiebbar, was durch den Doppelpfeil 26 symbolisiert
werden soll.
Für jedes an dem Röhrenheizkörper vorgesehene Sammelrohr ist mindestens ein
Schweißelektrodenpaar 18, 20, nämlich ein Plus- und ein Minuspol, vorgesehen.
Die Pole 18, 20 können über Klammern, Platten oder beliebige andere Mittel
möglichst großflächig und mit geringem elektrischen Übergangswiderstand an den
Bereich des herzustellenden Heizkörpers angeschlossen werden. Die jeweiligen
Druckzylinder bzw. Druckgegenhalter sind mit Zentriervorrichtungen 22, 24
versehen, wobei die Zentriervorrichtung 22 die auf der Seite vorgesehen ist, auf der
häufig ein einzelnes Heizkörperelement vorgesehen ist, das einer Gruppe von
Heizkörperelementen 40 auf der anderen Seite gegenübersteht, an einem der Pole
angeordnet sein kann.
An die Elektroden 18, 20 ist eine Schaltung angeschlossen, die kurzzeitig extrem
hohe Ströme zur Verfügung stellen kann. Hierfür eignen sich insbesondere
Kondensatoren und/oder ggfs. leistungsfähige induktive Elemente, die in kürzester
Zeit einen hohen Strom zur Verfügung stellen können. Derartige Ströme können z. B.
bei 2.000.000 Ampere liegen, die innerhalb eines Zeitintervalls im Millisekundenbe
reich zur Verfügung gestellt werden können. Der Strom fällt derart kurzzeitig an,
daß zwar eine sichere Verschweißung, insbesondere Kondensatorentladungsver
schweißung, gewährleistet werden kann, jedoch die für die Verschweißung
erforderliche Hitze nur in einem äußerst begrenzten Bereich anfällt, so daß bspw.
Verlötungen an den einzelnen Adaptern 56 nicht erweichen oder gar schmelzen
können.
Um einen möglichst erfolgreichen Schweißvorgang bei möglichst niedrigen Strömen
zu ermöglichen, wird über den Druckzylinder 16 ein relativ hoher Druck auf die
Schweißstelle 54 bzw. auf den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 eingespann
ten Röhrenheizkörper ausgeübt, wobei gleichzeitig über die Abschnitte 22, 24 eine
genaue Zentrierung vorgenommen werden kann. Fertigungstoleranzen bei der
Herstellung der einzelnen Heizkörperelemente 40 können, wie oben bereits
ausgeführt, in einem optisch nicht sichtbaren oder kaum sichtbaren Bereich
abgefangen werden.
Zu Beginn der Herstellung eines Heizkörpers bzw. Röhrenheizkörpers werden die
zugeordneten Druckgegenhalter 12 über den Schlitten entlang des nach links
gerichteten Pfeiles des Doppelpfeiles 26 verschoben. Dabei kann eine bzw. können
mehrere Gewindespindeln und Führungen, Hydrauliken oder dgl. verwendet werden.
Auf die Zentriereinrichtung 24 an dem Druckgegenhalter 12, der an dem durch das
Bezugszeichen 14 angedeuteten Schlitten befestigt ist, wird ein Heizkörperelement
aufgesteckt. Für die erste Schweißung kann auch der Druckgegenhalter 12 eine
umschaltbare Elektrode aufweisen. Auf der bzw. den gegenüberliegenden Druck
zylindern 16 wird ebenfalls ein erstes Heizkörperelement 40 auf die betreffenden
Zentriereinrichtungen 22 aufgesteckt. Anschließend werden die beiden Teile über
eine Bewegung des Druckgegenhalters auf dem Schlitten 14 zusammengeführt.
Nachdem die Teile vorteilhafterweise in planer Weise ausgerichtet in Anlage
zueinandergebracht worden sind, wird über den Druckzylinder 16 ein hoher Druck
im Bereich von einer oder mehreren Tonnen auf die Heizkörperelemente, bzw. die
miteinander zu verbindende Stelle 54 ausgeübt. Über die Elektroden 18, 20 wird ein
elektrischer Kondensatorentladungsschweißschaltkreis angeschlossen, in den
mindestens ein aufgeladener Kondensator der entsprechenden Kapazität, bzw. eine
Vielzahl von aufgeladenen Kondensatoren mit einer hohen Gesamtkapazität, ange
schlossen sind. Die Kondensatoren werden entladen und die extrem kurzzeitig
anfallende hohe Entladung in Verbindung mit dem hohen Anpreßdruck läßt eine
äußerst feste und dichte, hoch belastbare und nach außen nicht sichtbare Schweißnaht
bzw. Schweißverbindung entstehen.
Anschließend wird der Schlitten 14 mit dem bzw. den Druckgegenhaltern 12 und
dem daran befindlichen, nunmehr aus zwei Röhrenheizkörperelementen bestehende
Röhrenheizkörper weggefahren, ein neues Röhrenheizkörperelemente 40 auf die den
Druckzylindern 16 zugeordneten kombinierten Schweißelektroden 18/Zentrier
einrichtungen 22 aufgesteckt und durch Verfahren des Schlittens 14 und Ausübung
eines Druckes durch die Druckzylinder 16 sowie durch abermaliges Entladen der
zwischenzeitlich aufgeladenen Kondensatoren über die Elektroden 18, 20 eine
weitere Verschweißung vorgenommen, so daß der Heizkörper nunmehr drei fest
miteinander verbundene Heizkörperelemente aufweist, usw.
Claims (19)
1. Heizkörper, insbesondere Röhrenheizkörper,
- - mit Adaptern, die aneinandergereiht ein oberes und ein unteres Sammelrohr bilden und die jeweils mindestens eine Öffnung aufweisen,
- - mit mindestens einem Heizrohr zwischen zwei Adaptern, das in die jeweilige, mindestens eine Öffnung eines jeweiligen Adapters eingesetzt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) die jeweiligen Adapter (56) weisen jeweils mindestens einen Sammelrohr stutzen (66) auf, der mit einzelnen umfänglichen Öffnungen bzw. Aus nehmungen (58) versehen ist;
- b) der Sammelrohrstutzen (66) ist bis auf einen überstehenden Abschnitt (64) von einem Gehäuseteil (57) umgeben;
- c) das Gehäuseteil weist die Öffnungen für das bzw. die Heizrohre (52) auf.
2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre (52) in
den Öffnungen der jeweiligen Adapter (56) durch Hartlötung befestigt sind.
3. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sammelrohrstutzen durch Verschweißung, insbesondere Kondensatorentladungsver
schweißung, miteinander zu einem Sammelrohr verbunden sind.
4. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
Verbindungsöffnungen (58, 60) in den Sammelrohrstutzen (66) und den Adapterge
häusen (57) vorgesehen sind.
5. Heizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (58,
60) aufeinanderfolgender Sammelrohrstutzen zumindest der das obere Sammelrohr
ausbildenden Sammelrohrstutzen (66) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
6. Heizkörper nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
näher an dem Zulauf des Heizkörpers (50) befindlichen Adapter (56) bzw.
Sammelrohrstutzen (66) Öffnungen (58, 60) mit kleinerem Öffnungsquerschnitt
aufweisen, als die von dem Zulauf weiter entfernten.
7. Heizkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Adapter (56) bzw. Sammelrohrstutzen (66), die mehr an dem Ablauf des Heizkörpers
(50) angeordnet sind, Öffnungen (58, 60) aufweisen, die kleiner sind, als die Adapter
(56) bzw. Sammelrohrstutzen (66) die weiter entfernt sind.
8. Verfahren zur Herstellung von Heizkörpern, insbesondere Röhrenheizkörpern, mit
den folgenden Schritten:
- a) mindestens zwei Adapter mit jeweils mindestens einem Rohrstutzen werden hergestellt, wobei die Adapter mindestens jeweils eine Anschlußöffnung aufweisen;
- b) die Adapter werden mit mindestens einer Röhre zu einem Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelement miteinander verbunden;
- c) die Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelemente werden miteinander verschweißt,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- b1) die mindestens eine Röhre (52) wird mittels eines Hartlotes (62) mit den mindestens zwei Adaptern (56) so verlötet, daß die Heizröhre (52) in der Öffnung befestigt ist;
- d) die Röhrenheizkörperelemente werden unter hohem Anpreßdruck anein andergepreßt, wobei
- e) die Sammelrohrstutzen (66) der Adapter (57) eines Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelements (40) an die Rückseiten der Adapter (57) eines anderen Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelements (40) im wesentlichen vollumfänglich, vorzugsweise exakt vollumfänglich, angelegt werden, und c1) es wird kurzzeitig, vorteilhafterweise im Millisekundenbereich, Energie zugeführt, um eine Verschweißung (54) durchzuführen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der
Heizkörper- bzw. Röhrenheizkörperelemente (40) mittels eines Befestigungsver
fahrens, vorzugsweise eines Schweißverfahrens, in einer vorbestimmten Position
vorfixiert werden, bevor die Hartverlötung vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Verbindungsöffnung (60) von einem Adapter (56) zu dem Sammelrohrstutzen (66)
eines nachfolgenden Adapters (56) nach der Verschweißung hergestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anpreßdruck etwa 0,5 bis 10 t beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
kurzzeitig zugeführte Energie, bzw. der kurzzeitig zugeführte Schweißstrom in einem
Bereich von ca. 500.000 bis ungefähr 5.000.000 Ampere und darüber liegt.
13. Vorrichtung zur Herstellung von Heizkörpern, insbesondere Röhrenheizkörpern,
mit einer Schweißeinrichtung, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) mindestens eine Halteeinrichtung (12), um Heizkörper (50) bzw. Heizkörper elemente (40) abzustützen;
- b) mindestens eine Anpreßeinrichtung (16), um Heizkörper (50) bzw. Röhren heizkörperelemente aneinanderzupressen;
- c) mindestens zwei Schweißelektroden (18, 20),
- d) mindestens eine elektrische Schaltung, durch die kurzzeitig, vorzugsweise im Millisekundenbereich hohe Ströme bereitstellbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- bzw.
Anpreßeinrichtung bzw. -einrichtungen mit Zentriereinrichtungen (22, 24) versehen
sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halteeinrichtung, vorzugsweise eine Druckgegenhalterung (12), auf einem
Schlitten (14) verfahrbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anpreßeinrichtung bzw. Anpreßeinrichtungen (16) Hydraulikzylinder, Preßluft
zylinder, Spindeleinrichtungen oder dgl. aufweisen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
an die Elektroden (18, 20) kapazitive bzw. induktive Elemente anschließbar sind, um
kurzzeitig hohe Ströme bereitzustellen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung (10) derart elektrisch isoliert ist, daß die Ströme von den Elektroden
(18, 20) im wesentlichen zwischen diesen, bzw. durch den zu verschweißenden
Abschnitt fließen.
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