EP2457052A2 - Wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung

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EP2457052A2
EP2457052A2 EP10732712A EP10732712A EP2457052A2 EP 2457052 A2 EP2457052 A2 EP 2457052A2 EP 10732712 A EP10732712 A EP 10732712A EP 10732712 A EP10732712 A EP 10732712A EP 2457052 A2 EP2457052 A2 EP 2457052A2
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EP
European Patent Office
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metal particles
carrier
pipe
heat exchanger
gusset
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10732712A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Holzer
Gunter Grittner
Holger Moch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2457052A2 publication Critical patent/EP2457052A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
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    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
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    • F28F2275/02Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
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    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/04Fastening; Joining by brazing

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of a heat exchanger, in particular a heat exchanger of the tube-on-pipe type (TOS). From DE 10 21 88 26 A1 is a heat exchanger of this type for use in a
  • Refrigeration device in which a heat exchanger tube is mounted on a support plate by means of a bitumen layer which penetrates into the gusset formed between the tube and the carrier plate.
  • the known heat exchanger is sensitive to manufacturing defects. In fact, if internal stresses of the tube cause it to come off the carrier plate, contact of the tube or carrier plate with the bitumen layer is lost, which severely reduces the efficiency of heat exchange.
  • the metal particles are preferably blown by means of a gas stream in the gusset.
  • the injected into the gusset stream of gas and metal particles may be a first
  • Embodiment of the method to be produced by melting of metal and sputtering and entrainment of the molten metal by a stream of a carrier gas are known in the field of surface finishing by the term "flame spraying".
  • the flow of gas and metal particles can be generated by mixing solid metal particles in a nozzle into a stream of carrier gas.
  • the temperature of the metal particles can be kept lower than in the previously considered case of reflow.
  • Metal particles are brought to a temperature required for successful annealing.
  • the value of this temperature can be controlled by controlling the composition and thus the calorific value of the carrier gas.
  • Such processes are known in the field of surface finishing as high speed flame spraying.
  • an inert carrier gas that is to say a carrier gas which does not react chemically when passing through the nozzle.
  • Processes for surface refinement in which no combustion of the carrier gas takes place or the combustion energy is set so that the metal particles do not melt on the way from the nozzle to a surface to be coated, are known as cold gas spraying.
  • the present invention is fundamentally different from the usual ones
  • the material of which the metal particles are made may be identical to the material of the tube and / or the carrier, the deposited material thus does not differ chemically and in its surface properties from the substrate on which it is attached.
  • the preferred material for the metal particles, tubing and support is aluminum, on the one hand because of its good thermal conductivity, on the other hand because of its compared to many other metals relatively low melting point, the
  • the attachment of metal particles can be carried out at respective gussets opposite to the direction of flow of the sections. This allows, in particular, a rapid processing, in which a finished shaped and placed on the support pipe is traversed by a stream of metal particles ejecting nozzle.
  • the attaching step is performed only on an outside gusset.
  • the invention also provides a heat exchanger obtainable by the method described above.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through a heat exchanger
  • Fig. 2 is a plan view of the finished heat exchanger
  • FIG. 3 is a plan view, similar to FIG. 2, of a heat exchanger according to an embodiment of the invention;
  • FIG. 4 shows a plan view of a second development;
  • FIG. 5 shows a plan view of a heat exchanger during production according to a first production sequence
  • Fig. 6 is a plan view of a heat exchanger during manufacture according to an early stage of a second manufacturing sequence
  • Fig. 7 is a plan view in a later phase of the second
  • Fig. 8 is a schematic section through an inventive
  • Fig. 1 shows a schematic section through a heat exchanger during manufacture according to the present invention.
  • the intended as an evaporator for a domestic refrigeration unit heat exchanger comprises a plate-shaped support 1 made of aluminum sheet and laid in meanders on the support 1, also made of aluminum pipe 2, of the in Fig. 1 three parallel, straight sections 2a, 2b, 2c in section you can see.
  • the left section 2a is still unconnected to the carrier 1.
  • a cold gas spray nozzle 3 is directed to a gusset 4 between the conduit section 2 b and the carrier 1.
  • the cold gas injection nozzle 3 is in the simplest case a simple flow nozzle, for example a Laval nozzle, to which a fluidized stream of aluminum particles and an inert gas are fed under such high pressure that a supersonic stream of gas and aluminum particles entrained therein is obtained at the outlet ,
  • the nozzle may be heated in any suitable manner, for example by electrical resistance heating, laser or microwave radiation, or by supplying a combustible gas, the Heating power is in each case so dimensioned that the aluminum particles do not melt.
  • the expansion of the gases associated with the heating additionally contributes to the acceleration of the flow of gas and particles.
  • the temperature of the gas and particle stream is below the melting point of the aluminum, but is expediently set so high that the aluminum particles, when they impinge on the gusset 4 on a solid surface, are heated to such an extent by the deformation work performed on impact currently melting. So they enter into an intimate connection with the surface, and the gusset 4 fills, as seen in section 2c, with a dense, homogeneous bead 5 made of aluminum, the highly efficient heat transfer between the pipe 2 and the carrier 1 on a large cross-sectional area allows.
  • the bead 5 fills the gusset 4 completely and protrudes on the surface of the support 1 even a little way out of the gusset, so that the cross-sectional dimension of the bead 5 is parallel to the surface of the support 1 slightly larger than the radius of the pipe 2 and perpendicular to the surface of the carrier 1 corresponds approximately to this radius.
  • thermosprayed nozzle instead of the cold gas injection nozzle 3, for example. a flame spray nozzle to use, if it can be ensured that the temperature of the expelled gas and particle flow when it hits the plate 1 and the pipe 2 is below its melting point.
  • Fig. 2 shows a plan view of a finished evaporator according to the present invention.
  • the laid on the support 1 pipe 2 is traversed here on two sides over its entire length with the cold gas spray nozzle 3, so that the gussets are filled on both sides of the pipe 2 with aluminum caterpillars 5.
  • FIG. 3 shows a modification of the evaporator, in which in each case at most one of the two gussets is filled by an aluminum bead 5 applied by the cold gas injection nozzle 3.
  • the spray nozzle 3 If the spray nozzle 3 is guided while maintaining its orientation in space along the pipe 2, it can reach only one of the two interstices of each of the parallel straight sections 2 a, 2 b, Aluminum filled.
  • the bead 5 In the case of curved sections 6, in which the convex outer side faces the spray nozzle 3, the bead 5 extends along the outside over the greater part of the length of these sections.
  • a further shortening of the processing time and corresponding cost savings can be achieved if the bead 5, as shown in Fig. 4, in spaced apart along the pipe 2 individual pieces 8 is applied.
  • a problem in the production of a plate heat exchanger is related to the deformation behavior of the pipe 2.
  • the pipeline 2 has a certain elasticity, so that two sections 2 a, 2 b,... Bent between them to form a curved section 6, 7 in a configuration parallel to one another tend to pivot apart a little when the Bending force no longer acts.
  • inertia friction on a base or the collision with an obstacle can lead to the fact that when a section 6, 7 is bent again, already finished parts of the pipeline 2 are deformed. This makes it difficult to preform the pipe 2 exactly so that it can be placed on the support 1 and there maintains its desired shape without a temporary fixation.
  • the present invention solves this problem, for example, by a manufacturing process as shown in FIG.
  • a manufacturing process as shown in FIG.
  • a rectilinear portion 2a of the pipe 2 is unwound from a supply drum 9 and on the Carrier 1 placed.
  • FIG. 5 shows the production process at a time when the spray nozzle 3 is just completing the formation of the bead 5 at the portion 2b and the mandrel 10 is placed at the end of this portion to form a further curved portion 6.
  • the bead 5 is always at the top of the straight sections 2a, 2b, that is, based on the flow direction of a heat transfer fluid through the pipe 2 alternately on the right and the left side.
  • FIGS. 6 and 7 A first phase of this process shown in Fig. 6 is similar to the beginning of the process described with reference to Fig. 5; a unwound from the storage drum 9 rectilinear portion 2a is laid on the support 1 and is fixed by cold gas spraying using the spray nozzle 3. If the spray nozzle 3 moved along the section 2a in the direction of an arrow 11 has reached a bending mandrel 10 placed on the carrier 1, the carrier 1 together with the line section 2a already fastened thereto is rotated about the axis of the bending mandrel 10 by 180 ° and then moved linearly, to unwind the next rectilinear portion 2b from the supply drum 9.
  • the spray nozzle 3 can remain in operation continuously during this time, so that a continuous bead 5 is obtained along the sections 2a, 7, 2b. Subsequently, as shown in FIG. 7, when the mandrel 10 is again placed on the carrier 1 to form a portion 6 curved in the opposite direction to the portion 7, it blocks access of the spray nozzle 3. This becomes, as shown in FIG , not immediately brought up to the mandrel 10, and remains out of service, while by turning the support 1 about the axis of the bending mandrel 10, the portion 6 is bent.
  • a plate heat exchanger is obtained in which, with respect to the flow direction of a heat transfer fluid through the piping 2, the aluminum crawler 5 is always on a same side and interrupted when this side forms the inside of a curved portion 6 of the piping 2 ,
  • the applications of the method are not limited to plate-shaped heat exchangers.
  • it is also advantageously applicable to heat exchangers such as a sewage tank shown in Fig. 8 for a sewage heat pump, in which the carrier is in the form of a container 12 or hollow body around which a pipe 2 is wound, here for example in helical form ,
  • the bead 5 also extends here on one side along the pipe, on a good accessible for processing top.

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Abstract

Zum Herstellen eines Wärmetauschers wird auf einem bereitgestellten Träger (1, 12) eine Rohrleitung (2) platziert, und in einem von der Rohrleitung (2) und dem Träger (1, 12) begrenzten Zwickel (4) werden Metallpartikel angelagert.

Description

Wärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Wärmetauschers vom Platte-Rohr-Typ (tube on sheet, TOS). Aus DE 10 21 88 26 A1 ist ein Wärmetauscher dieses Typs zur Verwendung in einem
Kältegerät bekannt, bei dem ein Wärmetauscherrohr auf einer Trägerplatte mit Hilfe einer Bitumenschicht befestigt ist, die in die zwischen dem Rohr und der Trägerplatte gebildeten Zwickel eindringt. Diese Technik hat zwar gegenüber ebenfalls verbreiteten Verfahren, bei denen eine Klebstoff raupe auf das Rohr aufgetragen und dann zwischen dem Rohr und der Trägerplatte flach gedrückt wird, den Vorteil, dass sie einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Rohr und der Trägerplatte ermöglicht, über den ein effizienter Wärmeaustausch möglich ist, doch ist die Kontaktfläche sehr klein, so dass immer noch ein großer Teil des Wärmeaustausches über die Bitumenschicht stattfinden muss. Die Wärmeleitfähigkeit von Bitumen ist wie allgemein die von organischen
Klebstoffen erheblich schlechter als die der für die Trägerplatte und das Rohr
verwendeten metallischen Werkstoffe und begrenzt die Leistung des Wärmetauschers.
Der bekannte Wärmetauscher ist empfindlich gegen Fertigungsfehler. Wenn nämlich innere Spannungen des Rohrs dazu führen, dass sich dieses von der Trägerplatte löst, geht auch der Kontakt des Rohrs oder der Trägerplatte mit der Bitumenschicht verloren, was die Effizienz des Wärmeaustauschs empfindlich verringert.
Um eine gut Wärme leitende und mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Rohr und der Trägerplatte herzustellen, wäre es an sich wünschenswert, durch ein Schweiß- oder Lötverfahren einen rein metallischen Übergang zwischen Rohr und Platte zu schaffen. In der Praxis erweisen sich diese Verfahren jedoch als wenig praktikabel, da einerseits das Rohr dünnwandig sein sollte, um leicht biegsam und über die gesamte Trägerplatte verteilt verlegbar zu sein, andererseits aber die Gefahr einer Beschädigung des Rohrs beim Schweißen und Löten naturgemäß umso größer ist, je geringer seine Wandstärke ist. Es besteht daher Bedarf an einem Wärmetauscher, der eine hohe Leistung auf kleiner Fläche erreicht, und nach einem Verfahren, das eine wirtschaftliche Montage eines solchen Wärmetauschers ermöglicht. Ferner besteht auch Bedarf an einem Haushaltskältegerät mit einem derartigen Wärmetauscher. Dieser Bedarf wird erfindungsgemäß befriedigt durch ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit den Schritten
Bereitstellen eines Trägers;
Platzieren einer Rohrleitung auf dem Träger;
Anlagern von Metallpartikeln in einem von der Rohrleitung und dem Träger begrenzten Zwickel.
Zum Anlagern werden die Metallpartikel vorzugsweise mit Hilfe eines Gasstromes in den Zwickel eingeblasen. Der in den Zwickel eingeblasene Strom von Gas und Metallpartikeln kann einer ersten
Ausgestaltung des Verfahren zufolge durch Aufschmelzen von Metall und Zerstäuben und Mitreißen des geschmolzenen Metalls durch einen Strom eines Trägergases erzeugt werden. Verfahren dieser Art sind auf dem Gebiet der Oberflächenveredlung unter dem Begriff„Flammspritzen" bekannt.
Alternativ kann der Strom von Gas und Metallpartikeln erzeugt werden, indem in einer Düse feste Metallpartikel in einen Strom eines Trägergases eingemischt werden. So kann die Temperatur der Metallpartikel niedriger gehalten werden als im zuvor betrachteten Fall des Aufschmelzens. Indem das Trägergas in der Düse verbrannt wird, können die
Metallpartikel auf eine zum erfolgreichen Anlagern erforderliche Temperatur gebracht werden. Der Wert dieser Temperatur kann durch Steuern der Zusammensetzung und damit des Brennwerts des Trägergases gesteuert werden. Derartige Verfahren sind auf dem Gebiet der Oberflächenveredlung als Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen bekannt. Denkbar ist auch, ein inertes Trägergas zu verwenden, das heißt ein Trägergas, das beim Durchgang durch die Düse nicht chemisch reagiert. Verfahren zur Oberflächenveredelung, bei denen keine Verbrennung des Trägergases stattfindet oder die Verbrennungsenergie so eingestellt ist, dass die Metallpartikel auf dem Weg von der Düse zu einer zu beschichtenden Oberfläche nicht aufschmelzen, sind als Kaltgasspritzen bekannt. Um den Metallpartikeln die zum Anlagern erforderliche Energie zu verleihen und gleichzeitig ihre Temperatur niedrig halten zu können, ist es zweckmäßig, den Strom von Gas- und Metallpartikeln auf Überschallgeschwindigkeit, eventuell sogar auf mehrfache Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn die Temperatur des Trägers und des Rohrs während des Anlagerns unter ihrem Schmelzpunkt gehalten werden kann, kann eine Schädigung und insbesondere ein Undichtwerden des Rohrs ausgeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich grundlegend von den üblichen
Anwendungen des Kaltgasspritzens, des Flammspritzens etc. in der Oberflächentechnik darin, dass es nicht auf die Ausbildung einer dünnen Veredelungsschicht auf der Oberfläche ankommt, sondern dass die angelagerten Metallpartikel eine Haftverbindung zwischen dem Rohr und dem Träger herstellen sollen. Hierfür ist es zweckmäßig, dass die Metallpartikel in dem Zwickel zu einer Raupe geformt werden, deren Ausdehnung im Querschnitt in zwei zueinander orthogonalen Richtungen wenigstens die Hälfte des Radius der Rohrleitung beträgt.
Eine weitere Besonderheit gegenüber der Oberflächenveredelung liegt darin, dass das Material, aus dem die Metallpartikel bestehen, mit dem Werkstoff des Rohrs und/oder des Trägers identisch sein kann, das angelagerte Material sich also chemisch und in seinen Oberflächeneigenschaften nicht von dem Substrat unterscheidet, auf dem es angelagert wird.
Das bevorzugte Material für die Metallpartikel, Rohrleitung und Träger ist Aluminium, einerseits aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit, andererseits aufgrund seines im Vergleich zu vielen anderen Metallen relativ niedrigen Schmelzpunkts, der die
Anlagerung, insbesondere durch Kaltgasspritzen, begünstigt. Da mit den oben beschriebenen Techniken eine Metallraupe mit hoher Dichte und Homogenität und dementsprechend guter Wärmeleitfähigkeit erzeugt werden kann, kann ein hoch effizienter Wärmetauscher bereits erhalten werden, wenn an wenigstens einem Abschnitt der Rohrleitung das Anlagern der Metallpartikel nur an einem von zwei von diesem Abschnitt und dem Träger begrenzten Zwickeln durchgeführt wird.
Insbesondere kann im Falle von zwei durch eine Biegung verbundenen Abschnitten der Rohrleitung das Anlagern von Metallpartikeln an jeweils bezogen auf die Durchflussrichtung der Abschnitte entgegen gesetzten Zwickeln durchgeführt werden. Dies ermöglicht insbesondere eine schnelle Bearbeitung, bei der eine fertig geformte und auf dem Träger platzierte Rohrleitung von einer den Strom der Metallpartikel ausstoßenden Düse abgefahren wird.
Alternativ kann es zweckmäßig sein, bei zwei durch eine Biegung verbundenen Abschnitten der Rohrleitung das Anlagern von Metallpartikeln an jeweils bezogen auf die Durchflussrichtung der Abschnitte gleichen Zwickeln durchzuführen. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Schritt des Anlagerns der Metallpartikel an einem Abschnitt der Rohrleitung vor oder während des Platzierens eines zweiten Abschnitts derselben Rohrleitung am Träger durchgeführt wird, wie im Folgenden noch genauer zu erläutern sein wird.
An einem gekrümmten Abschnitt der Rohrleitung ist es zweckmäßig, wenn der Schritt des Anlagerns nur an einem außenseitigen Zwickel durchgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein nach dem oben beschriebenen Verfahren erhältlicher Wärmetauscher.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Wärmetauscher
während der Fertigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 2 eine Draufsicht auf den fertigen Wärmetauscher;
Fig. 3 eine zu Fig. 2 analoge Draufsicht auf einen Wärmetauscher gemäß einer Weiterbildung der Erfindung; Fig. 4 eine Draufsicht auf eine zweite Weiterbildung;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher während der Fertigung gemäß einem ersten Fertigungsablauf; Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher während der Fertigung gemäß einer frühen Phase eines zweiten Fertigungsablaufs;
Fig. 7 eine Draufsicht in einer späteren Phase des zweiten
Fertigungsablaufs; und
Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Wärmetauscher.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Wärmetauscher während der Fertigung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der als Verdampfer für ein Haushaltskältegerät vorgesehene Wärmetauscher umfasst einen plattenförmigen Träger 1 aus Aluminiumblech und eine in Mäandern auf dem Träger 1 verlegte, ebenfalls aus Aluminium bestehende Rohrleitung 2, von der in Fig. 1 drei parallele, geradlinige Abschnitte 2a, 2b, 2c im Schnitt zu sehen sind. Der linke Abschnitt 2a ist noch mit dem Träger 1 unverbunden. Eine Kaltgas-Spritzdüse 3 ist auf einen Zwickel 4 zwischen dem Leitungsabschnitt 2b und dem Träger 1 gerichtet.
Die Kaltgas-Spritzdüse 3 ist im einfachsten Fall eine einfache Strömungsdüse, z.B. eine Laval-Düse, der ein fluidisierter Strom von Aluminiumpartikeln und ein inertes Gas unter so hohem Druck zugeführt werden, dass am Ausgang ein überschallschneller Strom von Gas und darin mitgeführten Aluminiumpartikeln erhalten wird. Die Düse kann in beliebiger geeigneter Weise beheizt sein, z.B. durch eine elektrische Widerstandsheizung, Laseroder Mikrowellenstrahlung, oder durch Zuführen eines brennbaren Gases, wobei die Heizleistung jeweils so bemessen ist, dass die Aluminiumpartikel nicht schmelzen. Die mit der Erwärmung verbundene Ausdehnung der Gase trägt zusätzlich zur Beschleunigung des Stroms von Gas und Partikeln bei.
Die Temperatur des Gas- und Partikelstroms liegt unter dem Schmelzpunkt des Alumini- ums, ist aber zweckmäßigerweise so hoch eingestellt, dass die Aluminiumpartikel, wenn sie im Zwickel 4 auf eine feste Oberfläche aufschlagen, durch die beim Aufprall geleistete Verformungsarbeit soweit erwärmt werden, dass sie momentan schmelzen. So gehen sie eine innige Verbindung mit der Oberfläche ein, und der Zwickel 4 füllt sich, wie am Abschnitt 2c zu sehen, mit einer dichten, homogenen Raupe 5 aus Aluminium, die eine hoch effiziente Wärmeübertragung zwischen der Rohrleitung 2 und dem Träger 1 auf einer großen Querschnittsfläche ermöglicht.
Die Raupe 5 füllt den Zwickel 4 vollständig aus und ragt auf der Oberfläche des Trägers 1 sogar ein Stück weit aus dem Zwickel heraus, so dass die Querschnittsabmessung der Raupe 5 parallel zur Oberfläche des Trägers 1 etwas größer als der Radius der Rohrleitung 2 ist und senkrecht zur Oberfläche des Trägers 1 in etwa diesem Radius entspricht.
Denkbar ist auch, anstelle der Kaltgas-Spritzdüse 3 z.B. eine Flammspritzdüse zu ver- wenden, wenn sichergestellt werden kann, dass die Temperatur des von ihr ausgestoßenen Gas- und Partikelstroms beim Auftreffen auf die Platte 1 bzw. die Rohrleitung 2 unter deren Schmelzpunkt liegt.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen fertigen Verdampfer gemäß der vorliegenden Erfindung. Die auf dem Träger 1 verlegte Rohrleitung 2 ist hier an zwei Seiten auf ihrer gesamten Länge mit der Kaltgas-Spritzdüse 3 abgefahren, so dass die Zwickel auf beiden Seiten der Rohrleitung 2 mit Aluminiumraupen 5 ausgefüllt sind.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Verdampfers, bei der jeweils höchstens einer der zwei Zwickel durch eine von der Kaltgas-Spritzdüse 3 aufgebrachte Aluminiumraupe 5 ausgefüllt ist. Wenn die Spritzdüse 3 unter Beibehaltung ihrer Orientierung im Raum an der Rohrleitung 2 entlang geführt wird, kann sie von den zwei Zwickeln eines jeden der parallelen geraden Abschnitte 2a, 2b, ... der Rohrleitung 2 nur einen erreichen und mit Aluminium ausfüllten. Im Falle von gekrümmten Abschnitten 6, bei denen die konvexe Außenseite der Spritzdüse 3 zugewandt ist, erstreckt sich die Raupe 5 entlang der Außenseite über den größeren Teil der Länge dieser Abschnitte. Gegenüberliegende gekrümmte Abschnitte 7, bei denen im Wesentlichen die konvexe Innenseite der Spritzdüse 3 zugewandt ist, bleiben zumindest auf einem überwiegenden Teil ihrer Länge mit dem Träger 1 unverbunden; entlang der schlecht zugänglichen Innenseite der Abschnitte 7 wird kein Material aufgebracht.
Indem jeweils nur ein Zwickel der Rohrleitung 2 mit Aluminium ausgefüllt wird, halbiert sich die Menge des aufzubringenden Materials und damit die auch zum Bilden der Rau- pen 5 erforderliche Zeit. Das Auslassen schlecht erreichbarer Abschnitte der Rohrleitung 2 verkürzt die Bearbeitungszeit weiter. Der damit verbundene Verlust an Effizienz des Wärmetauschers ist gering, da immer noch eine große rein metallische Querschnittsfläche zur Verfügung steht, auf der ein Wärmefluss zwischen der Rohrleitung 2 und dem Träger 1 möglich ist.
Eine weitere Verkürzung der Bearbeitungszeit und dementsprechende Kosteneinsparungen sind erreichbar, wenn die Raupe 5, wie in Fig. 4 dargestellt, in voneinander entlang der Rohrleitung 2 beabstandeten Einzelstücken 8 aufgebracht wird. Ein Problem bei der Fertigung eines Plattenwärmetauschers hängt mit dem Verformungsverhalten der Rohrleitung 2 zusammen. Zum einen weist die Rohrleitung 2 eine gewisse Elastizität auf, so dass zwei unter Ausbildung eines gekrümmten Abschnitt 6, 7 zwischen ihnen in eine zueinander parallele Konfiguration gebogene Abschnitte 2a, 2b, ... dazu neigen, ein Stück weit auseinander zu schwenken, wenn die Biegekraft nicht mehr ein- wirkt. Zum anderen kann Massenträgheit, Reibung an einer Unterlage oder der Zusammenstoß mit einem Hindernis dazu führen, dass wenn ein Abschnitt 6, 7 neu gebogen wird, bereits fertige Teile der Rohrleitung 2 verformt werden. Dies macht es schwierig, die Rohrleitung 2 exakt so vorzuformen, dass sie auf den Träger 1 aufgelegt werden kann und dort ihre gewünschte Form ohne eine zeitweilige Fixierung beibehält.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem zum Beispiel durch einen Fertigungsablauf wie in Fig. 5 dargestellt. In einer ersten Phase dieses Ablaufs wird ein geradliniger Abschnitt 2a der Rohrleitung 2 von einer Vorratstrommel 9 abgewickelt und auf dem Träger 1 platziert. Gleichzeitig mit dem Entlangfahren der Spritzdüse 3 an diesem
Abschnitt 2a oder im Anschluss daran wird in Höhe eines zu erzeugenden gekrümmten Abschnitts 7 ein Biegedorn 10 auf dem Träger 1 platziert und die Vorratstrommel 9 wird um den Biegedorn 10 herumgeschwenkt, um den gekrümmten Abschnitt 7 zu bilden, und ein weiterer geradliniger Abschnitt 2b wird von der Vorratstrommel 9 abgewickelt. Die Fig. 5 zeigt den Fertigungsablauf zu einem Zeitpunkt, an dem die Spritzdüse 3 gerade die Erzeugung der Raupe 5 am Abschnitt 2b abschließt und der Biegedorn 10 am Ende dieses Abschnitts platziert ist, um einen weiteren gekrümmten Abschnitt 6 zu bilden.
Indem jeweils zeitlich verschränkt abschnittsweise die Rohrleitung 2 von der Trommel 9 abgewickelt und durch eine Raupe 5 am Träger 1 befestigt wird, wird schließlich der in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Leitungsverlauf erhalten.
Entsprechend der gezeigten Stellung der Spritzdüse 3 befindet sich die Raupe 5 immer an der Oberseite der geradlinigen Abschnitte 2a, 2b, das heißt bezogen auf die Durchflussrichtung eines Wärmeträgerfluids durch die Rohrleitung 2 abwechselnd auf der rechten und der linken Seite.
Ein alternativer Verfahrensablauf wird anhand der Figuren 6 und 7 erläutert. Eine in Fig. 6 gezeigte erste Phase dieses Ablaufs gleicht dem Anfang des mit Bezug auf Fig. 5 beschriebenen Ablaufs; ein von der Vorratstrommel 9 abgewickelter geradliniger Abschnitt 2a ist auf dem Träger 1 verlegt und wird durch Kaltgasspritzen mit Hilfe der Spritzdüse 3 befestigt. Wenn die in Richtung eines Pfeils 11 entlang des Abschnitts 2a bewegte Spritzdüse 3 einen am Träger 1 platzierten Biegedorn 10 erreicht hat, wird der Träger 1 mitsamt dem bereits darauf befestigten Leitungsabschnitt 2a um die Achse des Biegedorns 10 um 180° gedreht und dann linear verfahren, um den nächsten geradlinigen Abschnitt 2b von der Vorratstrommel 9 abzuwickeln. Die Spritzdüse 3 kann in dieser Zeit kontinuierlich in Betrieb bleiben, so dass eine kontinuierliche Raupe 5 entlang der Abschnitte 2a, 7, 2b erhalten wird. Wenn anschließend wie in Fig. 7 gezeigt, der Biegedorn 10 erneut auf dem Träger 1 platziert wird, um einen entgegengesetzt zum Abschnitt 7 gekrümmten Abschnitt 6 zu bilden, blockiert er den Zugang der Spritzdüse 3. Diese wird daher, wie in Fig. 7 gezeigt, nicht unmittelbar bis an den Biegedorn 10 herangeführt, und bleibt außer Betrieb, während durch erneutes Drehen des Trägers 1 um die Achse des Biegedorns 10 der Abschnitt 6 gebogen wird. Durch Wiederholen der oben beschriebenen Schritte wird schließlich ein Plattenwärmetauscher erhalten, bei dem bezogen auf die Durchflussrichtung eines Wärmeträgerfluids durch die Rohrleitung 2 die Aluminiumraupe 5 immer auf einer gleichen Seite liegt und unterbrochen ist, wenn diese Seite die Innenseite eines gekrümmten Abschnitts 6 der Rohrleitung 2 bildet.
Selbstverständlich sind die Anwendungen des Verfahrens nicht auf plattenförmige Wärmetauscher beschränkt. Insbesondere ist es auch vorteilhaft anwendbar bei Wärmetauschern wie etwa einem in Fig. 8 gezeigten Abwasserbehälter für eine Abwasser-Wärmepumpe, bei denen der Träger in Form eines Behälters 12 oder Hohlkörpers ausgebildet ist, um den eine Rohrleitung 2 herumgewickelt ist, hier zum Beispiel in Schraubenlinienform. Die Raupe 5 zieht sich auch hier einseitig an der Rohrleitung entlang, auf einer gut zur Bearbeitung zugänglichen Oberseite.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit den Schritten
Bereitstellen eines Trägers (1 , 12);
Platzieren einer Rohrleitung (2) auf dem Träger (1 , 12);
Anlagern von Metallpartikeln in einem von der Rohrleitung (2) und dem Träger (1 , 12) begrenzten Zwickel (4).
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlagern die Metallpartikel in den Zwickel (4) eingeblasen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Zwickel (4) eingeblasener Strom von Gas und Metallpartikeln durch Aufschmelzen von Metall und Mitreißen des geschmolzenen Metalls durch einen Strom eines Trägergases erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Zwickel (4) eingeblasener Strom von Gas und Metallpartikeln durch Einmischen von festen Metallpartikeln in einen Strom eines Trägergases in einer Düse (3) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas in der Düse verbrannt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein inertes Trägergas verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom von Gas und Metallpartikeln auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ablagerns die Temperatur des Trägers (1 , 12) und des Rohrs (12) unter ihrem Schmelzpunkt gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel in dem Zwickel (4) zu einer Raupe (5) geformt werden, deren Ausdehnung im Querschnitt in zwei zueinander orthogonalen Richtungen wenigstens die Hälfte des Radius der Rohrleitung (2) beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel aus demselben Werkstoff wie die Rohrleitung (2) und/oder der Träger (1 , 12), insbesondere aus Aluminium, bestehen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anlagerns an wenigstens einem Abschnitt (2a, 2b, 2c) der Rohrleitung
(2) nur an einem von zwei von dem Abschnitt (2a, 2b, 2c) und dem Träger (1 , 12) begrenzten Zwickeln (4) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei durch eine Biegung (6, 7) verbundenen Abschnitten (2a, 2b, 2c) der
Rohrleitung (2) das Anlagern von Metallpartikeln an jeweils bezogen auf die
Durchflussrichtung der Abschnitte entgegengesetzten Zwickeln (4) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei durch eine Biegung (6, 7) verbundenen Abschnitten (2a, 2b, 2c) der Rohrleitung
(2) das Anlagern von Metallpartikeln an jeweils bezogen auf die Durchflussrichtung der Abschnitte (2a, 2b, 2c) gleichen Zwickeln (4) durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anlagerns nur an einem außenseitigen Zwickel eines gekrümmten
Abschnitts (7) der Rohrleitung (2) durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anlagerns der Metallpartikel an einem ersten Abschnitt (2a) der Rohr- leitung (2) vor oder während des Platzierens eines zweiten Abschnitts (2b) der Rohrleitung (2) am Träger (1 ) durchgeführt wird.
16. Wärmetauscher, insbesondere Wärmetauscher für Haushaltskältegeräte, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
17. Haushaltskältegerät mit einem Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
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