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Die
Erfindung betrifft einen Lamellenwärmetauscher mit einer Anzahl
parallel angeordneter Lamellen, die im Betrieb des Lamellenwärmetauschers zum
Wärmeaustausch
mit einem zwischen den Lamellen strömenden gasförmigen Medium dienen, und wenigstens
einem Heizrohr zur Aufnahme eines Heizstabs oder zur Durchleitung
eines Heizmediums, wobei das Heizrohr durch Heizrohröffnungen
in den Lamellen geführt
ist, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lamellenwärmetauschers
und ein Aufweitwerkzeug zur Durchführung des Herstellungsverfahrens.
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Ein
als Kühler
für ein
gasförmiges
Medium betriebener Lamellenwärmetauscher
ist in
DE 197 09 176
A1 beschrieben. Eine Anzahl von in der Regel metallischen
Lamellen ist parallel zueinander angeordnet und wird von einem oder
mehreren Wärmeübertragungsrohren,
hier Kühlmittelrohren,
durchsetzt. Durch das wenigstens eine Kühlmittelrohr fließt im Kühlbetrieb
ein Kühlmittel,
während
durch den freien Raum zwischen den Lamellen ein zu kühlendes,
gasförmiges
Medium strömt.
Die Wärmeübertragungsrohre
tauschen mit den Lamellen Wärme
aus, die wiederum Wärme
mit dem strömenden
gasförmigen Medium
austauschen. Insbesondere, wenn der Lamellenwärmetauscher zur Kühlung eingesetzt
wird, kann sich an den Lamellen Reif bilden.
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Bei
bekannten Lösungen
wird zum Abtauen der Lamellen in einer Betriebspause ein Heizmedium durch
die Wärmeübertragungsrohre
geschickt. Bei anderen bekannten Lösungen sind parallel zu den Wärmeübertragungsrohren
ein oder mehrere Heizrohre vorgesehen, die durch Heizrohröffnungen
in den Lamellen geführt
sind. Durch diese Heizrohre kann entweder ein Heizmedium geschickt
werden oder ein Heizstab eingeführt
werden, der z.B. elektrisch beheizbar ist.
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Um
ausreichend Wärmekontakt
zwischen dem Heizrohr und den Lamellen zu erzeugen, sind die Heizrohröffnungen
bei bekannten Lösungen
aufgebördelt,
so dass eine größere Fläche für den Wärmeübertrag
zur Verfügung
steht. Trotzdem kann es während
des Abtauvorgangs zu sehr hohen Temperaturen an dem Heizrohr kommen,
z.B. bis zu 300°C. Dadurch
kann es zu einer unerwünschten
Dampfbildung während
des Abtauvorgangs kommen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lamellenwärmetauscher
anzugeben, der einen guten Wärmeübertrag
während
des Abtauvorgangs gewährleistet
und eine hohe Effektivität
im Wärmeaustauschbetrieb
mit dem strömenden
gasförmigen
Medium ermöglicht.
Weiterhin soll ein Verfahren und ein Werkzeug angegeben werden,
mit deren Hilfe ein solcher Lamellenwärmetauscher einfach und kostengünstig hergestellt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Lamellenwärmetauscher
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren mit
den Merkmalen eines der Ansprüche
5 oder 6 bzw. einem Aufweitwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
12 gelöst.
Unteransprüche
sind auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher
ist das wenigstens eine Heizrohr in den Heizrohröffnungen der Lamellen verpresst.
Durch den festen Presssitz des Heizrohres in den Lamellen ist ein
sehr viel verbesserter Wärmeübertrag
gewährleistet.
Das Verpressen des Heizrohres in den Lamellen kann z.B. durch Aufweiten
des in die Heizrohröffnungen
eingeführten
Heizrohres geschehen. Mit entsprechend von innen aufgeweiteten Heizrohren
ist es möglich,
die Lamellentemperatur während
des Abtauvorgangs bei gleicher Heizleistung zu erhöhen und
gleichzeitig eine geringere Oberflächentemperatur des Heizrohres
zu gewährleisten,
ohne dass die Abtaueffektivität
gegenüber
konventionellen Lösungen
verringert wäre,
bzw. die Abtaueffektivität
bei gleicher Heizleistung zu erhöhen.
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Die
Heizrohröffnungen
des erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers
können
an ihren Rändern
aufgebördelt
sein. Das Heizrohr ist dann in den aufgebördelten Heizrohröffnungen
verpresst. Es ist bei einem erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauscher
jedoch erstaunlicherweise bei kaum verringerter Effektivität des Wärmeübertrags
möglich,
auf die Aufbördelung
der Ränder
der Heizrohröffnungen
zu verzichten. Allein durch den Presssitz der Heizrohre in den Heizrohröffnungen
ist ein ausreichend guter Wärmeübertrag
gewährleistet.
Das gasförmige
Medium, das zwischen den Lamellen strömt, um Wärme mit diesem auszutauschen,
soll auf seinem Weg durch den Lamellenblock möglichst wenig Druck verlieren,
um z.B. einen Ventilator, der das gasförmige Medium fördert, möglichst
wenig zu belasten. Durch den Verzicht auf die Aufbördelung
der Heizrohröffnungen
wird der Widerstand für
das strömende
Medium geringer gehalten. Im Vergleich zu Lösungen mit aufgebördelten
Heizrohröffnungen
lässt sich
der Druckverlust beim Durchströmen
des Mediums durch das Lamellenpaket um einige Prozent verringern. Neben
der erheblich vereinfachten Herstellung der Lamellen mit Heizrohröffnungen
ohne Aufbördelung ist
also auch die Effektivität
des Wärmeaustauschbetriebs
der Lamellen mit dem strömenden
gasförmigen
Medium erhöht.
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Dieser
Effekt ist besonders vorteilhaft, wenn Lamellen eingesetzt sind,
die durch Schlitze oder Prägungen
strukturiert sind, um turbulente Strömung zu erzeugen.
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Lamellenwärmetauscher
können
von Wärmeübertragungsrohren
durchsetzt sein, die Wärme mit
den Lamellen austauschen um diese z. B. abzukühlen. Dabei kann es sich um
ein einzelnes Wärmeübertragungsrohr
handeln, das z. B. schlangenförmig durch
die Lamellen geführt
ist oder um mehrere parallel angeordnete, individuelle Wärmeübertragungsrohre.
Ebenso können
einzelne Wärmeübertragungsrohre
außerhalb
der parallel angeordneten Lamellen durch entsprechende Verbindungen
zu einem schlangenförmigen
Rohr verbunden sein. Im vorliegenden Text sind diese Alternativen
umfasst, wenn allgemein von Wärmeübertragungsrohren
gesprochen wird. Ein erfindungsgemäßer Lamellenwärmetauscher
kann in einem rechtwinkligen Raster von Wärmeübertragungsrohren durchsetzt
sein. Besonders effektiv ist ein Wärmetauscher, bei dem die Wärmeübertragungsrohre
in Strömungsrichtung
des Mediums versetzt angeordnet sind, insbesondere wenn drei benachbarte
Wärmeübertragungsrohre
jeweils ein etwa gleichschenkliges Dreieck bilden. Vorteilhaft ist
z.B. eine Auswahl derart, dass das Verhältnis zwischen Durchmesser
der Wärmeübertragungsrohre bzw.
der dafür
vorgesehenen Öffnungen
in den Lamel len und der Länge
des gleichschenkligen Dreieckes zwischen 0,25 und 0,33 ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers
ist das wenigstens eine Heizrohr zwischen zwei Wärmeübertragungsrohren fluchtend
angeordnet. Es ergibt sich dabei eine für den Wärmeaustausch besonders günstige Strömungsform
des Mediums im Zwischenraum der Lamellen. Außerdem ist bei einer solchen Ausführungsform
die Herstellung vereinfacht, da ein einfaches Schneiden der Lamelle
in die gewünschte Größe möglich ist.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers
wird das wenigstens eine Heizrohr durch fluchtende Heizrohröffnungen
der Lamellen eines Lamellenpakets gesteckt, das aus einer Anzahl parallel
angeordneter Lamellen besteht, die zwischen parallel dazu angeordneten
Abschlussplatten mit entsprechenden fluchtenden Öffnungen angeordnet sind. Die
Abschlussplatten sind dabei stabiler und dicker als die Lamellen
selbst und weisen mit den Öffnungen
in den Lamellen fluchtende Öffnungen
auf.
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Bereits
vor dem Durchstecken oder nach dem Durchstecken wird das wenigstens
eine Heizrohr auf einer Seite ein wenig an seiner Stirnseite aufgetulpt,
so dass der Rand nicht mehr durch die Öffnungen in der Abschlussplatte
rutschen kann. Ein Heizrohraufweitstößel wird durch das wenigstens eine
Heizrohr gestoßen,
so dass das Heizrohr innerhalb der Heizrohröffnungen der Lamellen aufgeweitet wird
und in den Heizrohröffnungen
verpresst wird. Als Heizrohraufweitstößel kann z.B. ein kugelförmiges Element
eingesetzt werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines Lamellenwärmetauschers
ist der Presssitz des wenigstens einen Heizrohrs einfach und kostengünstig zu
realisieren. Durch die Auftulpung des Randes des Heizrohres kann
auf aufwändige
Halteschritte während
des Durchstoßens
des Heizrohraufweitstößels verzichtet
werden.
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Das
Auftulpen kann dabei ein gesonderter Schritt sein oder durch das
Auftreffen des Stößels beim
Durchstoßen
des Stößels durch
das Heizrohr bewirkt werden.
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Bei
einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers,
für das
unabhängiger Schutz
beansprucht wird, wird das wenigstens eine Heizrohr ebenfalls durch
fluchtende Heizrohröffnungen
der Lamellen eines Lamellenpaketes gesteckt, das aus einer Anzahl
parallel angeordneter Lamellen besteht. Ein Heizrohraufweitstößel wird
durch das wenigstens eine Heizrohr gestoßen, um das Heizrohr innerhalb
der Heizrohröffnungen
aufzuweiten und so in den Heizrohröffnungen zu verpressen. Bei
diesem erfindungsgemäßen Verfahren
wird der so bewirkte Aufweitschritt gleichzeitig mit dem Aufweiten
von wenigstens zwei Wärmeübertragungsrohren
durchgeführt.
Durch das gleichzeitige Aufweiten des Heizrohres und der Wärmeübertragungsrohre
können
einzelne Aufweitschritte eingespart werden. Außerdem ist durch das gleichzeitige
Aufweiten der Wärmeübertragungsrohre
und des Heizrohres eine höhere
Stabilität
während
des Durchstoßens
des bzw. der Stößel gewährleistet.
Das Herstellungsverfahren ist auf diese Weise sicherer und präziser.
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Besonders
günstig
ist eine Kombination der beiden erfindungsgemäßen Verfahren, bei der sowohl
der Rand des wenigstens einen Heizrohres aufgetulpt wird, als auch
gleichzeitig mit dem Heizrohr wenigstens zwei Wärmeübertragungsrohre aufgeweitet
werden.
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Besonders
stabil kann das Aufweiten durchgeführt werden, wenn die aus dem
Lamellenpaket herausragenden Enden von wenigstens zwei Wärmeübertragungsrohren
durch umgreifende Greifer gehalten werden. An das Ende zumindest
eines der gegriffenen Wärmeübertragungsrohres
wird ein Wärmeübertragungsrohrstößel angesetzt
und auf ein aus dem Lamellenpaket herausragendes aufgetulptes Ende
wenigstens eines Heizrohres ein Heizrohraufweitstößel. Der
wenigstens eine Wärmeübertragungsrohrstößel und
der wenigstens eine Heizrohraufweitstößel werden gleichzeitig durch
die entsprechenden Rohre gestoßen,
um sowohl die Wärmeübertragungsrohre
als auch das wenigstens eine Heizrohr aufzuweiten und so in den Öffnungen
der Lamellen zu verpressen.
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Zur
weiteren Vereinfachung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass
die Auftulpung des Randes des wenigstens einen Heizrohrs durch das
Aufsetzen des Heizrohraufweitstößels bewirkt
wird.
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Besonders
günstig
und stabil ist es, wenn solche Wärmeübertragungsrohre
gleichzeitig mit dem wenigstens einen Heizübertragungsrohr aufgeweitet
werden, die in direkter Nachbarschaft zu diesem Heizrohr sind. Insbesondere
ist es günstig,
wenn zwei Wärmeübertragungsrohre
zusammen mit einem Heizrohr aufgeweitet werden, die mit dem Heizrohr
in einer Linie sind und auf gegenüberliegenden Seiten davon angeordnet
sind.
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Besonders
effektiv ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird,
um mehrere Heizrohre gleichzeitig aufzuweiten.
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Ein
erfindungsgemäßes Aufweitwerkzeug dient
dem gleichzeitigen Aufweiten von wenigstens einem Heizrohr und wenigstens
zwei Wärmeübertragungsrohren.
Dazu weist das Aufweitwerkzeug wenigstens zwei Greifer auf, die
derart ausgestaltet sind, dass sie die Enden von Wärmeübertragungsrohren,
die aus einem Lamellenpaket herausragen, umgreifen können und
jeweils ein Wärmeübertragungsrohrstößel innerhalb
der Greifer geführt
werden kann. Das erfindungsgemäße Aufweitwerkzeug weist
weiterhin einen Heizrohraufweitstößel auf, der zwischen zwei
derartigen Greifern angeordnet ist. Der Heizrohraufweitstößel und
die Wärmeübertragungsrohrstößel sind
derart miteinander verbunden, dass sie gleichzeitig durch das wenigstens
eine Heizrohr und die Wärmeübertragungsrohre
gestoßen werden
können.
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Ein
erfindungsgemäßes Aufweitwerkzeug erspart
die Notwendigkeit, einzelne Rohre gesondert aufzuweiten. Insbesondere
bei Ausführungsformen, bei
denen die Heizrohre und die Wärmeübertragungsrohre
fluchtend zueinander angeordnet sind, ist die Platz sparende Lösung des
erfindungsgemäßen Aufweitwerkzeugs
vorteilhaft. Insbesondere ist kein Greifer für das Ende des aufzuweitenden
Heizrohrs notwendig.
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Insbesondere
kann bei einem erfindungsgemäßen Aufweitwerkzeug
mit mehreren Wärmeübertragungsstößeln vorgesehen
sein, dass einzelne dieser Wärmeübertragungsstößel an dem
gemeinsamen Aufweitprozess nicht teilnehmen und zu diesem Zweck
abgeschaltet werden können.
Ebenso kann bei einem Aufweitwerkzeug mit mehreren Heizrohraufweit stößeln vorgesehen
sein, dass einzelne Heizrohraufweitstößel derart abgeschaltet werden,
dass sie an dem gemeinsamen Aufweitprozess nicht teilnehmen. Mit
derartig ausgestalteten Aufweitwerkzeugen ist eine individuelle
Anpassung des Werkzeuges an den zu fertigenden Lamellentauscher
einfach möglich.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren
im Detail erläutert.
Dabei zeigt:
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1 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Lamellenpaket
in seitlicher Draufsicht,
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2 eine
seitliche Perspektivansicht eines Ausschnitts aus einem Lamellenpaket
in schematischer Darstellung,
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3 einen
Ausschnitt einer Lamelle in Draufsicht,
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4 eine
seitliche Draufsicht auf die Lamelle der 3 in Blickrichtung
IV,
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5 ein
erfindungsgemäßes Aufweitwerkzeug
und
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6 einen
Greifer eines solchen Aufweitwerkzeugs.
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Das
Lamellenpaket der 1 besteht aus einer großen Anzahl
in der Regel metallischer Lamellen 1, die parallel zueinander
angeordnet sind. In 1 sind nur einige dieser Lamellen
dargestellt. Die Punktreihe F soll andeuten, dass der Zwischenraum zwischen
den Abschlussplatten 5 gleichmä ßig mit Lamellen 1 gefüllt ist.
Die Abschlussplatten 5 sind stabil und dicker als die Lamellen
und bieten einen mechanischen Abschluss. Der Lamellenwärmetauscher 3 ist
nicht maßstabsgetreu
dargestellt und kann z.B. sehr viel länger sein. Dies soll durch
die Bruchlinien B angedeutet werden.
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Durch
das Lamellenpaket gehen mehrere Wärmeübertragungsrohre 7.
An Verbindungsstellen, z.B. Lötstellen 8 sind
die Wärmeübertragungsrohre 7 über Verbindungsstücke 6 schlangenförmig miteinander
verbunden. Handelt es sich bei dem Lamellenwärmetauscher um einen Kühler, so
dienen die Wärmeübertragungsrohre 7 als
Kühlmittelrohre.
Zwischen den Wärmeübertragungsrohren 7 sind
Heizrohre 9 durch das Lamellenpaket gesteckt. Sie sind an
einem Ende mit einer Auftulpung 11 versehen. Die Heizrohre 9 sind
metallisch und dienen bei der gezeigten Ausführungsform zur Aufnahme von
elektrisch betriebenen Heizstäben,
die in 1 nicht gezeigt sind. Mit den Heizstäben kann
Reif, der im Kühlbetrieb
des Lamellenwärmetauschers
auftritt, von den Lamellen abgetaut werden. Sowohl die Wärmeübertragungsrohre 7 als
auch die Heizrohre 9 sind durch entsprechende Öffnungen
in den Lamellen 1 und den Abschlussplatten 5 geführt. In
weiter unten beschriebener Weise sind die Wärmeübertragungsrohre 7 und
die Heizrohre 9 durch inneres Aufweiten in den entsprechenden Öffnungen
der Lamellen 1 verpresst.
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2 zeigt
eine besondere Ausgestaltung der Lamellen 1 in vergrößerter Darstellung.
Bei der Ausführungsform
der 2 sind die Lamellen 1 geprägt. Der Übersichtlichkeit
halber sind hier die Wärmeübertragungsrohre
und die Heizrohre nicht dargestellt. Die Strömung 17, die durch
die Zwischenräume zwischen
den Lamellen strömt,
um Wärme
an die Lamel len 1 abzugeben, wird durch die Prägung abgelenkt
und reißt
an den Spitzen 13 ab. Dadurch entsteht ein turbulentes
Strömungsmuster,
das sich erst wieder an die Lamellenoberfläche anlegen muss. Bei diesem
neuerlichen Anströmprozess
wird Wärme
besonders effektiv übertragen.
Im Gegensatz zu einer Lösung
mit Schlitzen zur Erzeugung von turbulenter Strömung besteht hier nicht die
Gefahr des Zusetzens von Schlitzen durch Reifbildung.
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Die
Periode P der Prägung
und die Prägungshöhe PH sind
bei der Ausführungsform
derart gewählt,
dass der Quotient der Prägungshöhe und der
Periode zwischen 0,2 und 0,25 liegt. Die Prägungshöhe PH sollte zur Erzeugung
eines optimalen Abrisseffektes größer sein als 2 mm, für eine Strömungsgeschwindigkeit
von 1,5 bis 3,5 m/s z.B. zwischen 2,2 mm und 2,4 mm. Der Abstand
A der einzelnen Lamellen zueinander liegt bei der genannten Strömungsgeschwindigkeit
vorteilhafterweise zwischen 3 und 8 mm, insbesondere in einem Bereich von
4 mm bis 6 mm.
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In
der Regel liegt zwischen zwei nach oben weisenden Zacken 13 einer
Lamelle eine nach unten weisende Zacke 13. Zwischen einzelnen
Zacken befindet sich bei der gezeigten Ausführungsform ein schmaler waagerechter
Bereich 15, um z.B. ein möglichst ungehindertes Ablaufen
von Tauwasser von der Lamelle zu gewährleisten.
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3 zeigt
die Draufsicht auf eine Lamelle eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers.
Erkennbar sind Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 und Heizrohröffnungen 21.
Wie in anderen Figuren auch, sind mehrfach vorhandene Merkmale,
also hier z.B. die Wärmeübertragungsrohröffnungen 19,
nicht notwendigerweise einzeln mit Bezugsziffern versehen.
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Erkennbar
ist die versetzte Anordnung der Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 bezüglich der Strömungsrichtung 17 des
Mediums. Drei Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 bilden
jeweils ein gleichschenkliges Dreieck, wobei bei der gezeigten Ausführungsform
das Verhältnis
zwischen Durchmesser eines Wärmeübertragungsrohres
bzw. einer Wärmeübertragungsrohröffnung 19 und
der Länge eines
Schenkels des Dreiecks zwischen 0,25 und 0,33 liegt. Zwischen je
zwei Wärmeübertragungsrohröffnungen 19,
deren Verbindungslinie schräg
zur Strömungsrichtung 17 ausgerichtet
ist, befindet sich jeweils eine Heizrohröffnung 21.
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R
bezeichnet einen Bereich der Lamelle, der gleichzeitig mit einem
erfindungsgemäßen Aufweitwerkzeug
behandelt werden kann, wie es weiter unten beschrieben werden wird.
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In
der seitlichen Draufsicht der 4, die in 3 mit
IV gezeichnet ist, ist erkennbar, dass die Heizrohröffnungen 21 keine
Aufbördelung
der Ränder
aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt diese Ausführungsform aufgebördelte Ränder 20 an
den Wärmeübertragungsrohröffnungen 19.
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5 zeigt
ein Aufweitwerkzeug, wie es zum Aufweiten von Heizrohren und Wärmeübertragungsrohren
eingesetzt werden kann, die durch entsprechende Öffnungen 19, 21 eines
Ausschnittes aus einem Lamellenpaket eingesetzt werden kann, wie
er am Beispiel einer einzelnen Lamelle in 3 mit R bezeichnet
ist. Das insgesamt mit 30 bezeichnete Werkzeug umfasst
Greifer 31, mit denen fünf
Wärmeübertragungsrohre 7 gefasst
werden können,
die seitlich aus einem Lamellenpaket herausragen und in einem durch
die Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 in
den Lamellen 1 vorgegebenen Raster angeordnet sind. Zum
Umgreifen sind die Greifer 31 an ihren Stirnseiten geschlitzt.
Aufschieben eines Aufsteckrohres 33 von hinten auf die
geschlitzten Enden der Greifer 31 führt dazu, dass sich deren Innenumfang verringert
und ein Rohr, das sich in einem Greifer 31 befindet, von
außen
gefasst wird. 35 bezeichnet einen Heizrohraufweitstößel zum
Aufweiten eines Heizrohrs in einer Heizrohröffnung 21. Innerhalb
der einzelnen Greifer 31 befindet sich jeweils ein Wärmeübertragungsrohrstößel zum
Aufweiten eines Wärmeübertragungsrohres 7 in
den Öffnungen 19,
der in der Figur nicht erkennbar ist. Die Wärmeübertragungsrohrstößel und
der Heizrohraufweitstößel 35 können z.B.
durch eine gemeinsame Trägerplatte 37 gehalten
sein.
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6 zeigt
zur Erläuterung
das Greiferteil 31 isoliert. Hier ist besonders gut einer
der Schlitze 39 zu erkennen, die sich im stirnseitigen
Ende des Greifers 31 befinden.
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Der
Lamellenwärmetauscher 3 der
gezeigten Ausführungsform
wird wie folgt hergestellt. Die Lamellen 1 werden parallel
zueinander angeordnet und in einem Abstand A von z.B. 4 mm bis 6
mm in an sich bekannter Weise gehalten. In den Lamellen befinden
sich bereits die Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 mit
einer Randaufbördelung 20 und
die Heizrohröffnungen 21 ohne
Randaufbördelung.
Die Aufbördelung 20 der
Wärmeübertragungsrohre
kann dabei z.B. als Abstandshalter zwischen den einzelnen Lamellen 1 fungieren.
Durch das so gebildete Lamellenpaket werden Wärmeübertragungsrohre 7 und Heizrohre 9 geschoben.
Die Durchmesser der Öffnungen
sind dabei so gewählt,
dass die Rohre 7, 9 leicht eingeführt werden
können.
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Nicht
notwendigerweise alle Heizrohröffnungen 21 werden
mit Heizrohren versehen. Für
einen effektiven Abtauvorgang nach Reifbildung an den Lamellen 1 ist
es nicht notwendig, dass jede der Heizrohröffnungen 21 mit einem
Heizrohr versehen ist und geheizt werden kann. Die dennoch größere Anzahl
der Heizrohröffnungen 21 gewährleistet
allerdings eine verbesserte turbulente Strömung beim Betrieb des Wärmetauschers 3.
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Das
Aufweitwerkzeug 30 wird derart an eine Abschlussplatte 5 herangeführt, dass
die fünf
Greifer 31 an fünf
Wärmeübertragungsrohre 7 angreifen können. Verschieben
der Aufsteckrohre 33 in Richtung der Enden der Greifer 31 führt die
einzelnen durch Schlitze 39 getrennten Segmente der Greifer 31 in
ihrem Endbereich zusammen, so dass die Wärmeübertragungsrohre 7 umfasst
werden. Es entsteht eine stabile Verbindung zwischen dem Aufweitwerkzeug 30 und
den gegriffenen Wärmeübertragungsrohren 7 des
Lamellenpaketes.
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Die
Wärmeübertragungsrohrstößel innerhalb der
Greifer 31 und der Heizrohraufweitungsstößel 35 sind
miteinander verbunden und werden gleichzeitig in Richtung des Lamellenpakets
gestoßen.
Insbesondere der Heizrohraufweitstößel 35 trifft auf
den Rand des Heizrohrs 9 und tulpt dieses leicht auf, so
dass sich eine Auftulpung 11 bildet. Bei Weiterbewegung des
Heizrohraufweitstößels 35 in
Richtung des Lamellenpakets weicht das Heizrohr 9 soweit
aus, bis die Auftulpung 11 an der Abschlussplatte 5 auftrifft und
gestoppt wird. Eine weitere Bewegung des Heizrohraufweitstößels 35 treibt
diesen in das Heizrohr 9 und führt zu einer Aufweitung innerhalb
der Heizrohröffnungen 21.
Das Heizrohr 9 wird also von innen gegen die Heizrohröffnungen 21 verpresst.
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Gleichzeitig
mit dem Heizrohraufweitstößel 35 werden
die in den Greifern 31 befindlichen Stößel durch die Wärmeübertragungsrohre 7 gestoßen und führen zu
deren Aufweitung in den Wärmeübertragungsrohröffnungen 19 der
einzelnen Lamellen 1.
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Auf ähnliche
Weise werden mehrere Gruppen von Rohren mit Hilfe des Aufweitwerkzeugs 30 behandelt,
bis alle gewünschten
Rohre aufgeweitet sind.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das besondere Aufweitwerkzeug der 5 beschränkt. Es
können
auch andere Anordnungen von Greifern und Heizrohraufweitstößeln vorgesehen sein. 5 zeigt
ein Werkzeug zur gleichzeitigen Behandlung von einem Heizrohr und
maximal fünf
Wärmeübertragungsrohren.
Es kann auch eine größere Anzahl
von Greifern und Stößeln zur
gleichzeitigen Behandlung einer größeren Anzahl von Rohren vorgesehen
sein.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass einzelne Wärmeübertragungsstößel bzw.
einzelne Heizrohraufweitstößel derart
eingestellt, abgeschaltet bzw. abgenommen werden können, dass
sie an dem gemeinsamen Aufweitprozess nicht teilnehmen. So kann
z.B. auch festgelegt werden, dass ein Heizrohraufweitstößel nicht
an dem Aufweitprozess teilnimmt, wenn er bei dem gemeinsamen Aufweitprozess
an einer Stelle wirksam wäre,
an der zwar eine Heizrohröffnung 21 vorgesehen
ist, jedoch kein Heizrohr eingeschoben ist. Andererseits ist das
erfindungsgemäße Aufweitwerkzeug
auf diese Weise derart flexibel, dass z.B. immer solche Wärmeübertragungsrohre
gleichzeitig aufgeweitet werden, die auf einer Seite bereits als
Haarnadel miteinander verbunden sind. Dies gewährleistet, dass eine eventuell auftretende
Längenänderung
durch den Aufweitprozess für
die beiden als Haarnadel verbundenen Wärmeübertragungsrohre gleich ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Aufweitwerkzeugs 30 ermöglicht also
die gleichzeitige Aufweitung mehrerer Rohre eines Lamellenwärmetauschers.
Insbesondere, wenn auch die zwischen zwei Wärmeübertragungsrohren angeordneten
Heizrohre gleichzeitig aufgeweitet werden sollen, bietet das erfindungsgemäße Verfahren
und das erfindungsgemäße Aufweitwerkzeug
den Vorteil einer stabilen Handhabung. Für das Aufweiten des Heizrohrs
ist kein eigener Greifmechanismus notwendig, der bei den beengten Platzverhältnissen
problematisch wäre.
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Nach
dem Aufweitschritt werden in an sich bekannter Weise die einzelnen
Wärmeübertragungsrohre 7 mit
Bogenstücken 6 z.B.
durch Lötnähte 8 z. B.
zu einer Schlange verbunden, insoweit dies an derjenigen Seite,
an der die Stößel und
Greifer nicht angreifen, nicht bereits vor dem Aufweitprozess geschehen
ist.
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Im
Betrieb als Kühler
fließt
durch die Wärmeübertragungsrohre 7 und
die Verbindungsstücke 6 in an
sich bekannter Weise ein Kühlmittel.
Das zu kühlende
gasförmige
Medium wird z. B. mit einem Ventilator in Richtung 17 durch
die Zwischenräume
zwischen den Lamellen 1 geschickt. Es gibt Wärme an die
Lamellen 1 ab, wobei dies durch die turbulente Strömung gefördert wird,
die an den Zacken 13 der Lamellen 1 entsteht.
Die Lamellen geben die so aufgenommene Wärme an die Wärmeübertragungsrohre 7 und
das darin fließende
Kühlmedium
weiter.
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Dadurch,
dass nicht jede Heizrohröffnung 21 mit
einem Heizrohr versehen ist und keine Aufbördelung vorgesehen ist, wird
das gasförmige
Medium auf seinem Weg zwischen den Lamellen 1 weniger stark abgebremst,
so dass ein Ventilator, der das gasförmige Medium antreibt, eine
geringere Leistungsaufnahme hat.
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Ist
es notwendig, die Lamellen 1 abzutauen, so wird der Kühlbetrieb
unterbrochen und kein Kühlmedium
mehr durch die Wärmeübertragungsrohre geschickt.
Durch einzelne Heizrohre 9 werden Heizstäbe geschoben
oder sind bereits fest eingeschoben vorgesehen. Die Heizstäbe werden
elektrisch beheizt und führen
zu einer Erwärmung
der Heizrohre 9. Durch den Presssitz der Heizrohre in den
Lamellen 1 wird die Wärmeenergie
besonders wirksam auf die Lamellen 1 übertragen, die effektiv abgetaut werden.
Durch den Presssitz ist der Wärmeübertrag so
gut, dass keine allzu hohe Erwärmung
der Heizrohre notwendig ist und eine unerwünschte Dampfbildung verringert
bzw. vermieden wird.
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- 1
- Lamelle
- 3
- Lamellenwärmetauscher
- 5
- Abschlussplatte
- 6
- Verbindungsrohrstück für Wärmeübertragungsrohre
- 7
- Wärmeübertragungsrohr
- 8
- Lötnaht
- 9
- Heizrohr
- 11
- Auftulpung
- 13
- Zacken
der Lamellenprägung
- 15
- waagrechter
Bereich der Lamellenprägung
- 17
- Strömung des
gasförmigen
Mediums
- 19
- Wärmeübertragungsrohröffnung
- 20
- Randbördelung
- 21
- Heizrohröffnung
- 30
- Aufweitwerkzeug
- 31
- Greifer
- 33
- Aufsteckrohr
- 35
- Heizrohraufweitstößel
- 37
- Trägerplatte
- 39
- Greiferschlitz