DE2063123A1

DE2063123A1 - Warmeaustauscherelement und Herstel lungsverfahren

Info

Publication number: DE2063123A1
Application number: DE19702063123
Authority: DE
Inventors: Stephen F Park Ridge 111 Pasternak (VStA) P
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-09-16
Also published as: US3727682A; GB1315981A; JPS4941376B1; CA984829A

Description

P 722

PATENTANWÄLTE

:»r.-!ng HÄMS RlR-CHKS
Oip! Ιηϋ.ϋ"·;·!^ ACUl.AR

! i~ :■ :ii ;J3

Peerless of America, Incorporated, Chicago / Illinois (V,St»v«A·)

Wärmeaustauscherelement und Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft Wärmeaustauscher und "Verfahren zu deren Herstellung und im besonderen Wärmeaustauscher mit einstückig geformten Rippen.

Die bisher verwendeten Wärmeaustauscher mit einstückig hergestellten kammartigen Rippen bestanden im allgemeinen aus drei Ausführungen, nämlich aus Wärmeaustauschern mit nadelartigen Hippen, aus Wärmeaustaueehern, deren Hippen an einer oder an den entgegengesetzten Seiten herausgeschnitten oder herausgestaucht sind, oder aus Wärmeaustauschern, die durch Einsehlitzen in der Querrichtung von in der Längsrichtung verlaufenden Rippen erzeugt werden.

Obwohl Wärmeaustauscher in den vorstehend beschriebenen Ausführungen wirksam waren und gewerblichen Erfolg hatten, so weisen sie jedoch an sioh gewisse Mangel auf. üei der Herstellung von Wärmeaustauschern mit nadelartigen Hippen werden diese

11*638/1501

aus der rohrförmigen Wandung des Wärmeaustauschers in verhältnismäßig dünnen, scharfen Spänen mittels umlaufender Schneidwerkzeuge herausgeschnitten oder herausgefräst, die sich in "bezug auf das rohrfö'rmige Glied in einer Planetenbahn bewegen. Die i'ertigungsgeschwindigkeit solcher Wärmeaustauscher war im allgemeinen gering und betrug etwa 30 - 60 cm pro Minute» in der .Längsrichtung des Rohres gemessen»

In einem anderen Falle werden die Kämme aus Bippen an einer oder an entgegengesetzten Seiten der rohrförmigen Glieder herausgeschnitten oder herausgefräst, die vorzugsweise rechteckig ausgestaltet werden. Zum Herstellensolcher Hippenkämme werden im allgemeinen Schneidwerkzeuge benutzt, die in der Längserstreckung des Wärmeaustauscher hin- und hergeführt werden, Ein solches Herstellungsverfahren weist natürlich verschiedene lachteile aufj z«B» wird bei der Rückführung solcher Schneidwerkzeuge keine Arbeit geleistet. Die ifertigungsgeschwindigkeit ist bei solchen Wärmeaustauschern verhältnismäßig langsam und beträgt in der Längserstreckung des Rohres ungefähr 60 _ 120 cm.

Obwohl die Ifertigungsgeschwindigkeit bei Wärmeaustauschern, deren Eippenkämme durch quer verlaufendes Einschlitzen langgestreckter Hippen hergestellt werden, unter geeigneten Bedingungen verhältnismäßig hoch sein kann, so weisen jedoch derartige Wärmeaustauscher an sich gewisse Nachteile auf insofern, als die Anzahl der Hippenkämme begrenzt ist, die um das ruhrförmige Glied herum hergestellt werden können, wenn die Herstellung mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit erfolgen soll, da um die die Eippenkämme erzeugende mechanische Vorrichtung herum ein Raum vorgesehen werden muss«

Mit der Erfindung werden die bisherigen Schwierigkeiten beseitigt, und es können Wärmeaustauscher mit Rippenkämmen einstückig mit einer Produktionsgeechwindigkeit hergestellt werden, die wesentlich höher ist als die bisher erzielten Geschwindigkeiten·

Diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Produktionsgeschwindigkeit beträgt das Mehrfache der bisher möglichen Produktionsgeschwindigkeiten.

Wärmeaustauscher mit Rippenkämmen, die von einem rohrförmigen Glied nach außen vorstehen und um das Glied herum angeordnet sind, waren bisher bekannt als Wärmeaustauscher, deren Rippen aus dem rohrförmigen Glied in form eines üandes gesondert hergestellt und danach um den Körperteil herumgewunden und an diesem befestigt waren. Dieses Herstellungsverfahren ist natürlich insofern nachteilig} als mehrere gesonderte Arbeitsvorgänge benötigt werden und der Rippenaufbau am rohrförmigen Glied befestigt oder mit diesem verbunden werden muss, wobei die Gefahr besteht, dass die Wärmeübertragung zwischen den Rippen und dem rohrförmigen tilled unzureichend ist« Mit der Erfindung werden auch diese Mängel behoben·

Die Erfindung weist den Vorzug auf, dass die Rippen des Wärmeaustauschers mit dem Körperteil einstückig hergestellt werden im Gegensatz eu gesondert hergestellten Rippen, die an einem Körperteil später befestigt werden.

Die Erfindung sJl·^,, sinen Wärmeaustauscher mit einem rohrförmigen Körperteil vor, der langgestreckte und mit Abstand in der Längsrichtung um den Körper herum verlauf e-nde Rippen aufweist, von denen aus nach außen Rippenkämme vorstehen, welche Rippen nach der Erfindung einen geringen Abstand von einander aufweisen können.

Die Erfindung ermöglicht die Erzeugung von Rippenkämmen aus Rippen, die in der jjängserstreckung des rohrförmigen Körpergliedes verlaufen·

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeaustauschers mit einem rohrförmigen Körperteil vor, von dem aus Rippenkäaae nach außen vorstehen, nach welchem Verfahren ein Schneidwerkzeug und ein rohrförmiges Glied in bezug auf einander so gedreht werden, dass das Werkzeug die Rippen an der TJmfangsfläche herausschneidet und anhebt* so dass die Rippen nach außen vorstehen.

Mach einem, weiteren erfindungs gemäß en Verfahren werden aus seitlich auf Abstand stehenden, in der Längsrichtung verlaufenden und nach außen vorstehenden Rippen am Umfang des rohrförmigen Gliedes Rippenkämme herausgeschnitten und angehoben,

103838/1501

ORiGtNAL

■_ 4 -

Hierbei werden vom Sohneidwerkzeug die Hippenkämme aus mehreren benachbarten Rippen zugleich herausgeschnitten und angehoben» Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Yerfahrenskann die Gestalt und Anordnung der Bippenkämme beeinflusst und bestimmt werden«

Bei dem Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist die Länge der Hippen im wesentlichen gleich der Länge des Einschnittes, der am rohrförmigen Körperglied durchgeführt wird. Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist außerordentlich wirksam und kann ohne Schwierigkeiten wirtschaft hergestellt werden·

Die Erfindung sieht einen Wärmeaustauscher vor, bestehend aus einem rohrförmigen Glied mit einer langgestreckten Wandung und mit einer Vielzahl von Kühlrippen, die aus einem Teil der Wandung bestehen und sich quer zur Längserstreckung der Wandung nach außen krümmen.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wärmeaustauscherelementes vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Rohr mit in dessen Längsrichtung verlaufenden Rippen und ein Schneidwerkzeug in bezug auf einander gedreht werden, wobei das Schneidwerkzeug die Rippen in einzelne, von einander getrennte Abschnitte zerschneidet und nach außen abbiegt·

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig.1 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung und einer Einrichtung zum Durchführen gewisser Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Wärmeaustauscherelementes,

fige2 ein Ausachnitt aus einer Schnittzeichnung nach der Linie 2-2 in der Fig.1,

Fig»3 eine schaubildliche Darstellung eines Teiles eines erfindungsgemäßen WärmeaustauBcherelementes,

Fig«4 ein vergrößert gezeichneter Querschnitt nach der Linie 4-4 in der Fig.3,

100638/1501

2Ü63123 - 5 -

Pig·5 eine vergrößert gezeichnete Seitenansicht eines leiles dea in der Mg#4 dargestellten Wärmeaustauschers,

Mg. 6 eine Ansicht, von der Linie 6-6 in Fig.5 aus in Pfeilrichtung gesehen,

Mg₉ 7 eine Seitenansicht eines Teiles des in der Mg.1 dargestellten Werkstückmaterials,

Mg»8 eine Draufsicht, von der Linie 8-8 in Mg.1 aus in Pfeilrichtung geaehen,

Fig.9 eine Unteransicht des in der Mg»8 dargestellten Werkzeuges,

Mg.10 eine Seitenansicht des in der Mg„8 dargestellten Werkzeuges ,

I¹Ig₀H eine schematische Darstellung der Einwirkung des in der Mg«1 dargestellten Werkzeuges auf das Werkstück,

Mg·12 eine der Pig·3 ähnliche schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschelementes,

Mg·13 eine der Mg.1 ähnliche schaubildliche Darstellung einer weiteren Einrichtung zum Durchführen des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung, und die

Mg·14 eine der Pig.1 ähnliche schaubildliche Darstellung einer weiteren anderen Einrichtung zum Durchführen des erfindungs gemäßen Herstellungsverfahrens.

Die Mg.3 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines Wärmeaustauschers 1 nach der Erfindung, während in der Pig.1 eine Einrichtung 2 zum Durchführen gewisser Verfahrensstufen bei der Herstellung des Wärmeaustauschers dargestellt ist·.

Wie aus der Mg.1 zu ersehen ist, wird ein geripptes rohrförmiges Rohmaterial 3 von der Einrichtung 2 zu einem Wärmeaustauscher 1 von der in der Mg.3 dargestellten Ausführung verarbeitet. Das rohrförmige Material 3 weist eine Wandung 4 auf, die an der Außenseite mit einer Vielzahl von nach außen vorstehenden langgestreckten Hippen 5 versehen ist, die eng beieinander

109838/1501

2083123

parallel zur Mngsache des rohrförmigen Rohmaterials 3 verlaufen«

Sei der Herstellung wird das rohrförmige Material 3 der länge nach in Richtung des Pfeiles 6 voa einem Zuführungsglied durch eine Öffnung 7 in einem togergliefi. 8 durch die in der J?igo1 dargestellte Einrichtung 2 geleitet» Das Lagerglied 8 stellt einen ortsfesten Teil der Einrichtung 2 dar, und die öffnung 7 ist mit Auskehlungen versehen, die der 3?orm der Eippen an der Außenseite des Rohmaterials 5 entsprechen und deren Abmessungen so gewählt sind, dass das Rohmaterial im G-leitsitz , in der Öffnung .7 ruht, Das isagerglied 8 verhindert daher eine Drehung des Eohmateriala 5» wenn dieses durch die Einrichtung 2 hindurehgeführt wird«

Das Zuführungsglied 9 fcann aus jeder -geeigneten Ausführung bestehe»! ist in der Iig»1 jedoch als ein Zahnrad dargestellt, das das Rohmaterial 3 umfasst und in äeT Mitte mit einem Gewinde 10 versehen ist, das an der Außenseite der Sippen 5 am .Rohmaterial 3 eingreift« Bas Zahnrad 9 wird in der Einrichtung 2 auf geeignete Weise gelagert und kämmt mit einem Zahnrad. 11, das an einer Antriebswelle 12 befestigt ist» Wird die Antriebswelle 12 nach der J?ig»1 im Ohrzeigergegensinne gedreht, so wird das Zahnrad 11 gleichfalls im Uhrzeigergegensinns .gedreht, während das Zuführungsglied 9 im Uhrzeigersinne angetrieben wird. J3ei dieser Drehung des Zuführungsglieäes 9 wird als .folge des Eingriffs des 0-ewindes 1=0 mit der AnSenseite des' rohrförmigen Materials 3 dieses durch das jyagerglied. 8 in Richtung des Pfeiles 6 befördert.

An der in bezug auf das Zuführimgsglied 9 entgegengesetzten Seite des Zahnrades 11 ist in der Einrichtung 11 ein weiteres, mit einer öffnung H versehenes Sahnrad 13 so gelagert, da^ss, die öffnung 14 auf die Öffnung 7 im .bagerglied 8 ausgerichtet, ist, wie in der i"ig»1 dargestellt« Die Öffnung 14 weist eine .. wesentlich größere Weite auf als der Außendurchmesaer des rohrförmigen Rohmaterials 3 beträgt» Im weiteren Verlauf der Bearbeitung wird das Rohmaterial 3 dureh diese öffnung. 14 hindurehbewegt· An. der zum iiagerglied 8 entfernt gelegenen Seite des Zahnrades 13 ist ein Werkzeug 15 einstellbar befestigt mittels Schrauben 16, die durch Schlitae 17 am Zahnrad 13 hindurchgeführt

100.8387 150t

sind, wie in den figuren 1 und 2 dargestellt· Das Zahnrad 13 kämmt mit einem weiteren Zahnrad 18, das an der Antriebswelle befestigt ist, so dass bei der bereits erwähnten Drehung der Welle 12 im Uhrzeigergegensinne das Zahnrad 13 vom Zahnrad 18 nach der Pig«1 im Uhrzeigersinne angetrieben wird. Bei der Drehung des Zahnrades 13 um das rohrförmige Rohmaterial 3 herum wird das Werkzeug 15 mit der Außenseite des Materials 3 in Eingriff gebracht. Hierbei werden aus dem Material 3 die Kühlrippen

19 herausgeschnitten und angehoben, wenn das material 3 sich vom Zahnrad 13 entfernt, wie" später noch ausführlich beschrieben wird.

Das Schneidwerkzeug 15 weist voruigsweise eine langgestreckte * Schneidkante 20 auf, wie in den Figuren 8-11 dargestellt, die bei ordnungsgemäßer Einstellung des Schneidwerkzeuges in bezug auf das Rohmaterial 3 mit einer Anzahl τοη Hippen 5 (Jfig.8-11) in Eingriff gelangt und auo diesen zugleich die Kühlrippen 19 herausschneidet. Gelengt die vordere Kante 21 der Schneidkante

20 während der Drehung das Werkzeuges 15 im Uhrzeigersinne um das Material 3 herum mit einer Sippe, ζ·Β· der Rippe 5a in Eingriff und beginnt aus dieser eine Kühlrippe 19 zu formen, so befinden sich die anderen Teile des Werkzeuges 15 zwischen dem vorderen Ende 21 und dem rückwärtigen Ende 22 der Schneidkante 20 fortschreitend im Eingriff mit den nachfolgenden Rippen 5b, 5c, 5d und 5e, die auf die Rippe 5a im Uhrzeigergegensinne folgen, wie aus der tfig.H zu ersehen ist. (|

Im .betrieb der Einrichtung 2 nimmt das Werkzeug 15 in bezug auf das rohrförmige Material 3 eine Stellung ein, bei der während jeder Drehung des Werkzeuges 15 um das Material 3 herum, wenn das vordere Ende 21 der Schneidkante 20 sich, in den Eingriff mit einer der Rippen 5 bewegt, die Schneidkante 20 eine Bewegung in der Längsrichtung quer über die auf diese Weise erfasste Rippe zu einer Stelle aufführt, an der die rückwärtige Kante sich von dieser bestimmten Rippe entfernt, wobei die Schneidkan- , te 20 nach unten durch die Rippe schneidet längs einer sich nach unten und nach vorn erstreckenden Bahn in bezug auf die iiängserstreckung des Materials 3» wie in der Pig«7 mit den unterbrochenen juinien 23 dargestellt. Bei dieser Bewegung des

109838/1501

Werkzeuges 15 in bezug auf die Bippe 5 wird ein Teil dieser Hippe in form einer Scheibe abgeschnitten* wie in der JPig«7 bei 19a dargestellt, welches Abschneiden bei der Hippe 5 vorzugsweise etwas oberhalb der -Wurzel 24 der Eippe endet, wie in der Pig»? dargestellt. Bei dieser Arbeit des Werkzeuges 15 gleitet die Seite 25 des schneidenden Seiles (figo9) an der Tom abgeschnittenen !Dell 19a entfernten Seite des Werkzeuges an der Eippe 5 nach unten, - während die Oberseite 26 des schneidenden Teiles (Pig_e8) an der Unterseite des Teiles 19a entlanggleitet, diesen anhebt und in eine nach außen vorstehende Lage versetzt, wobei eine nach außen vorstehende Kühlrippe erzeugt wird, wie die in der llgal am Wandungsteil 4 des rohrförmigen Materials 3 φ dargestellten Kühlrippen 19.

Aus dem Torstehenden ist zu ersehen, dass in der Einrichtung 2 die Kühlrippen 19 aus den Hippen 5 scheibenweise herausgeschnitten werden im &egenaatz zu einer bearbeitung, bei der ein Schnitt mit einem Schneidwerkzeug ausgeführt wird, das über eine Bahn hin- und hergeführt wird.

Bei der Herstellung von Kühlrippen an Wärmeaustauschern durch Herausarbeiten der Kühlrippen aus dem darunterliegenden Körper des Wärmeaustauschers war es bisher schwierig, die Dicke und Länge der Kühlrippen für verschiedene Schnittiefen zu bestimmen hauptsächlich deshalb, wei± bei diesem Bearbeitungsvorgang die Tendenz bestand, die Kühlrippen in der Längsrichtung φ zu verdichten, so dass allgemein die uäng® des Schnittes doppelt so lang bemessen werden musste, wie die Länge der fertigen Kühlrippe beträgt.

Einer der Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass es mit einer geringen, wenn überhaupt einer Verdichtung durchgeführt werden kann. Bei der Herstellung der Kühlrippen in der beschriebenen Weise mittels eines Schneidwerkzeuges 15, werden die einzelnen Kühlrippen 19 von den betreffenden Hippen 5 in Form von Scheiben abgeschnitten, wobei die Schneidkante sich in der Längserstreekung des zu bearbeitenden Materials . bewegt, wonach der auf diese Weise abgeschnittene Teil der Hippe nach oben abgebogen wird, so dass auf die Kühlrippe in Richtung einer Verdichtung nur eine sehr schwache Kraft ausgeübt wird.

109838/1501

Mit diesem Verfahren können Kühlrippen mit einer verhältnismäßig geringen Dicke von beispielsweise 0,25 mm erzeugt werden, deren Gesamtlänge nur wenig oder nicht kürzer ist als die länge des Schnittes, der zum Erzeugen der Kühlrippen benutzt wird.

Es wurde bereits erwähnt, dasa alle bisher bekannten "Verfahren zum Herstellen von Wärmeaustauschern mit Kühlrippen den .Nachteil einer verhältnismäßig geringen Produktionsgeschwindigkeit aufweisen, die im allgemeinen weniger als linear 30 cm und höchstens 90 - 120 cm pro Minute beträgt, während bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Prosuktionsgeschwindigkeiten von linear 7,5 & "bis 3m Eohrlänge und mehr erreicht werden können·

Bei der in den Figuren 3-6 dargestellten bevorzugten Ausführung eines Wärmeaustauschers stehen die Kühlrippen 19 im wesentlichen in der gesamten Mngserstreckung vom rohrförmigen Körperteil 4 aus quer zur iiängserstreokung der Wandung 4 in Form eines verhältnismäßig schwach gekrümmten Bogens vor. iäei der Erzeugung der Kühlrippen 19 werden die Hippen 5 des rohrförmigen Materials 3 bis auf verhältnismäßig kleine und nach außen vorstehende Beste 27 (J'ig«4 und 5) innerhalb der gesamten Juänge des Wärmeaustauschers 1 zwischen den Kühlrippen 19 an den entgegengesetzten Enden reduziert· Die Wurzeln 28 der Kühlrippen 19 bilden einen Teil der betreffenden Eippenreste 27 und stellen eine gute Wärmeübertragungsverbindung zwischen den Kühlrippen 19 und dem Wandungsteil 4 des Wärmeaustauschers 1 her»

Die Rippen 3 am rohrförmigen Ausgangsmaterial 3 sind an den radial außen gelegenen Teilen vorzugsweise abgerundet· Bei dieser Ausgestaltung und bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens zum Erzeugen der Kühlrippen 19 verringert sich deren Breite quer zur liängserstreokung der Wandung 4 zwischen der Wurzel 28 und dem Außende 29» an welcher Stelle die Kühlrippe 19 in einer Pfeilspitze endet, wie aus der Fig.5 zu ersehen iat· Bei der Herstellung der Kühlrippen 19 mit der Einrichtung 2, wobei das Schneidwerkzeug 15 um das in der Längsrichtung vorwärtsbewegte rohrförmige Ausgangsmaterial 3 herumgeführt wird, werden die Kühlrippen 19 aus den Hippen 5 längs einer wendeiförmigen Bahn geformt, deren .Steigung gleich dem Längsvorschub

109838/1501

des roiirfdmigen Materials 3 i» "bezug auf das. Werkzeug 15 bei jeder Draining des Werkzeuges 15 um das Material 3 herum ist»

Das Schneidwerkzeug 15 wird vorzugsweise so ausgestaltet, dass, während des Anfangs eingriff es der Schneidkante 20 an der Außenseite einer Hippe 5 nach d@r !ige»7 dar Schnitt-23 unter einem kleinen Winkel von umgefäta 2 - 5° erfolgt und danach unter einem immer gTÖBer werdenden Winkel ausgeführt wird, so dass ein verhältnismäßig glatter uaä gekrtester Schnitt ausgeführt wird* Bei einer solchen Ausgestaltung des Werkzeuges 15 w©rd@n die erzeugten Kühlrippen 19 in. der längs erstreckung der Hippen 5'vom auJlen gelegenen Ende smb zur .Basis immer dicker» AIa folge der"größer werdeadea Breite «ad größer werdenden Dicke der Kühlrippen. 19 ©rfolgt üis© gate. Wärmeübertragung zwischen dem Wandungsteil 4 d@© Wärmeaustauschers 1 und dem umgebenden Arbeitsmittel_s z_fflBo lieft oder ©ine flüssigkeit«

Das Schneidwerkzeug "15 wird vorzugsweise ferner noch so ausgestaltet, dass dessen Oberseite 26 auf die Unterseite der abzuschneidenden Kühlrippe 19 eo einwirkt» dass dies®· während des Abhebena verhältnismäßig- schwach gekrümmt wird, wie in der fig·7 dargestellt« ferner soll das Werkzeug 15 so ausgestaltet werden, dass die. Kühlrippen 19 !beim Absoh&eiden und Abheben Ton den betreffendem Bippen 5 swishes dea Wurzeln und den Außenenden axial um 10 - 30° verdreht werden. Hierbei wird ein Wärmeaustauscher 1 erzeugt«, der einen verhältnismäßig kleinen Umfang bei verhältnismäßig langen Kühlrippen aufweist» Diese Kühlrippen verursachen, daher eine Turbulenz bei der ijuft oder der-flüssigkeit, die. wischen den Kühlrippen in der itängsriehtung sowie in der Querrichtung der Wandung 4 hindurchströmt.

Die in der Fig»3 dargestellten Kühlrippen 19 des Wärmeaustauschers 1 weisen in der .Längs er Streckung der Bippen 5 einen Abstand auf, die im wesentlichen parallel sur Längsachse-der:;--:. Wandung 4 verlaufen» Bei den Wärmeaustauscher 1 weisen benachbarte Kühlrippen 19 an benachbarten Hippen 5 einen Abstand von einander auf und stehen in Eeihen, die in einer Wendel um die Wandung 4 herum verlaufen, wobei benachbarte "Reihen""von auf Querabstand stehenden Kühlrippen 19 an entsprechenden Windungen der Wendel gelegen sind»

1Ö9838/150 1

Hi ■«■ i .'!■ ; I'¹¹

- 11 -

Der in der S*ig«3 dargestellte Wärmeaustauscher stallt nur eine bevorzugte Ausführung dar, auf die die Erfindung natürlich nicht beschränkt ist, und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Wärmeaustauscher hergestellt werden, deren Kühlrippenreihen mehrgängige Wendeln bilden oder mit Abstand von einander um die Wandung 4 herum im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Wandung verlaufen. Auch selche Ausführungen liegen im Rahmen der Erfindung·

In der Fig·12 ist eine andere Ausführung 1b eines Wärmeaustauschers dargestellt, der in vieler Hinsicht dem in der Fig.3 dargestellten Wärmeaustauscher 1 gleicht* Es wurden daher gleiche Bauelemente mit dem gleichen JSezugszeichen und ähnliche Bauelemente mit dem gleichen .Bezugszeichen und dem Zusatz ^wb^M bezeichnet»

Der Wärmeaustausc er 1>- gleicht dem Aufbau nach dem Wärmeaustauscher 1 mit äex aaanahme, dass die Reihen 30b der Kühlrippen 19 an der Warn uns; 4 in bezug auf deren Längsachse etwas schräg verlaufen und nicht parallel zur Längsachse, wie bei dem Wärmeaustauscher 1· Zu diesem Zweck kann der Verlauf der Rippen 5 des Ausgangsmaterials 3 für einen solchen Wärmeaustauscher durch ein entsprechendes Strangpressverfahren bestimmt werden. Das Ausgangsmaterial 3 wird jedoch durch Strangpressen vorzugsweise so hergestellt, dass die Rippen 5 parallel zur Längsachse verlaufen, wie bei dem in der ]?ig.1 dargestellten Ausgangsmaterial 3» das hiernach um dessen Längsachse verdreht wird, so dass die Rippen 5 schräg zur Längsachse verlaufen. Dieses Auegangsmaterial kann durch die Einrichtung 2 in derselben Weise hindurchgeführt werden wie das Ausgangsmaterial 3 nach der lig.1» wobei der in der Pig.12 dargestellte Wärmeaustauscher 1a erzeugt wird· Zu diesem Zweck brauch die Auskehlungen in der öffnung 7 des Lagergliedes 8 lediglich etwas entsprechend dem anderen Verlauf der Rippen 5 geändert zu werden·

Die Pig«13 zeigt eine etwas andere Ausführung 2c der in der Pigei dargestellten Einrichtung, wobei einander gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden. Auch bei der Einrichtung 2c ist eine sich im ührzeigergegensinne drehende

109838/1501

Antriebswelle 12 vorgesehen, die über ein Zahnrad 18 ein mit diesem kämmendes Zahnrad 13 im Uhrzeigersinne antreibt, das ein Werkzeug 15 um das rohrförmige Ausgangsmaterial 3 mit den in der Längsrichtung verlaufenden Eippen 5 herumführt. Ein Vorschubglied 9 wird von einem Zahnrad 11 angetrieben,, das an der Antriebswelle 12 befestigt ist und das Ausgangsmaterial 3 durch das Zahnrad 13 hindurch in Richtung des Pfeiles 6 nach der Fig«13 vorschiebt. In dieser Hinsicht gleicht daher die Einrichtung 2c der Einrichtung 2.

Bei der Einrichtung 2c ist jedoch das Lagerglied 8 durch ein Zahnrad 32 mit einer Öffnung 7 ersetzt worden« Ein an der Antriebswelle 12 angebrachtes Zahnrad 33 kämmt mit einem leeret laufenden Zahnrad 34» das seinerseits mit dem Zahnrad 32 kämmt, so dass das Zahnrad 32 bei einer entsprechenden Drehung der Antriebswelle 12 im Uhrzeigergegensinne gedreht wird. Ebenso wie die öffnung 7 im Lagerglied 8 der Einrichtung 2 ist auch die öffnung 7 am Zahnrad 32 komplementär zur Außenseite des rohrförmigen Ausgangsmaterials 3 ausgestaltet. .Das Ausgangsmaterial 3 erstreckt sich in der Einrichtung 2c durch die öffnung 7 am Zahnrad 32 zwischen dem Vorschubglied 9 und dem Zahnrad 13 so dass ₉ wenn die Antriebswelle 12 eine !Drehung des Werkzeuges 15 im Uhrzeigersinne um das Material 3 herum bewirkt, auch das Zahnrad 32 gedreht wird, jedoch im Uhrzeigergegensinne, wobei das Material 3 um dessen Längsachse gedreht wird.

φ Das Werkzeug 15 in der Einrichtung 2c nach der Figo 13 erzeugt die Kühlrippen 19 am rohrförmigen Ausgängsmaterial 3 in der gleichen Weise wie das Werkzeug 15 in der in der Fig.1 dargestellten Einrichtung 2. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Einrichtungen 2c und 2 liegt darin, dass bei der Einrichtung 2c das Au-sgangsmaterial 3 im entgegengesetzten Sinne gedreht wird wie das Werkzeug 15» so dass das Werkzeug 15 in der Einrichtung 2c mit einer kleineren Drehzahl angetrieben werden kann als das Werkzeug 15 in der Einrichtung 2, wobei trotzdem die· gleiche Produktionsgeschwindigkeit erreicht wird. Wenn gewünscht, kann die Produktionsgeschwindigkeit bei der Einrichtung 2c noch dadurch erhöht werden, dass das Werkzeug 15 mit der gleichen Drehzahl angetrieben wird wie in der Einrichtung 2.

109838/1501

J3ie ü'ig.H zeigt eine weitere andere Ausführung 2d der in der Fig.1 dargestellten Einrichtung 2, wobei die einander gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei der Einrichtung 2d ist für das rohrförmige Ausgangsmaterial 3 der gleiche Antrieb vorgesehen wie bei der Einrichtung 2c nach der Pig·13, der eine Antriebswelle 12 und ein Zahnrad 11 aufweist, mit dem das Vorschubglied 9 angetrieben wird. Ferner sind die Zahnräder 33 ^xm-& 34 zum Betreiben des Zahnrades 32 vorgesehen, so dass das rohrförmige Ausgangsmaterial 3 nach der FigeH im Uhrzeigergegensinne gedreht und in Eichtung des Efeiles 6 vorgeschoben wird. Im ü-egensatz zu den in den Figuren 1 und 13 dargestellten Einrichtungen ist in der Einrichtung 2d das Schneidwerkzeug 15 einstellbar» jedoch ortsfest gelagert. Dies kann in der in der Fig.14 dargestellten Weise ζ·.Β_β mittels einer Einspannvorrichtung 32^r durchgeführt werden, die an einem Schlitten 33^f angebracht ist, der in der Einrichtung 2d ortsfest angeordnet sein kann. Bei der Einrichtung 2d wird das Werkzeug 15 in der Einspannvorrichtung 32* von einer Schraube 34* festgehalten, während die Einspannvorrichtung 32* auf dem Schlitten 33' verstellbar in an sich bekannter Weise befestigt werden kann, z.B· mittels einer Klammer 35» die mit einem Längsschlitz 36 am Schlitten 33' zusammenwirkt»

Bei der Einrichtung 2d nach der Fig.14 wird das rohrförmige Ausgangsmaterial 3 um dessen .üängsaohse im Uhrzeigergegensinne gedreht, so dass die relative Bewegung zwischen dem Werkzeug 15 und dem Material 3 die gleiche ist wie bei der Einrichtung 2 nach der Fig.1. In der Einrichtung 2d werden die Kühlrippen 19 aus den von der Wandung 4 des materials 3 radial nach außen vorstehenden Sippen 5 in derselben Weise erzeugt wie die Kühlrippen 19 in der Einrichtung 2, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass in der Einrichtung 2 nur das Werkzeug 15 sich dreht, nicht aber das rohrförmige Material 3» während in der Einrichtung 2d das Umgekehrte erfolgt, nämlich, es wird das rohrförmige Material 3 gedreht, während das Werkzeug 15 ortsfest bleibt.

109838/1501

Wie aus den figuren 1, 13 und 14 zu ersehen ist, werden die ersten Kühlrippen 19 am rohrförmigen Material 3 erst in einiger Entfernung vom vorderen Ende des.Materials 3 hergestellt» wenn das Material durch die betreffenden Einrichtungen hindurehgeführt wird« Die Erfindung ist Jedoch auf diese Ausführung nicht ■beschränkt, und die ersten Kühlrippen 19 können am rohrförmigen Material 3 ebensogut auch am vorderen Ende erzeugt werden, wenn dies erwünscht' ist» Werden jedoch d±© Kühlrippen 19 am rolirf örmi- gen Aus gangs-material 3 in der in den Figuren 1, 13 und 14 dargestellten Weise erzeugt₉ so können die ursprünglichen Hippen 5 vor den ersten Kühlrippen 19 am Umfang der Wandung 4 entfernt · werdsn» ZeB* durch Abschleifen? so dass der Endteil eine glatte Außenseite 3? aufweist, wie an &<&n Wärme aus t aus ehern 1 und 1b in den Figuren 5 und 12 dargestellt _f so das® am Ende des Wärmeaustauschers 1 ein Verbindungsstück geschaffen"-wird»- Wenn gewünscht, kann "andererseits das material 3 zwischen benachbarten Eeihen 31 von Kühirippea 19 oder unmittelbar an den vorderen Kühlrippen 19 abgeschnitten werden, ■ wobei ein nicht dargestellter Wärmeaustauscher hergestellt ifirdj dessen Kühlrippen 19 unmittelbar an das Ende der Wandung 4 angrenzen,» Diese Maßnahmen können natürlich an einem oder an beiden Enden fertiger Wärmeaustauscher 1 und 1a durchgeführt werden.»

Aus dem vorstehenden Eeil der Beschreibung ist zu ersehen^ dass, mit dem erf indungs gemäß en Verfahren Wärme aus t aus eher mit Kühlrippen einstückig hergestellt werden können» Bas Verfahren ist für verschiedene Materialien geeignet zwü«, für weichere Metalles wie Kupfer- und Aluminiumrohre, sowie auch für härtere Metalle, wi© nichtrostender Stahl»

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Wärmeaustauscher mit Kühlrippen mit hoher Produktionsgeschwindigkeit hergestellt werden»

Das erfinäungsgemäße Verfahren ermöglicht ferner die Herstellung von Wärmeaustauschern, deren Kühlrippen um die Wandung des Ausgangsmaterials herum im wesentlichen jeden gewünschten .Abstand von einander aufweisen können oder auch siaen gleichen oder ungleiche,;^Abatäjadej wem gewünscht· "Dieses Ergebnis kann '

1098387150 1

unter Verwendung nur eines einzigen Schneidwerkzeuges erreicht werden, wobei der Abstand der in der juängs richtung verlaufenden Hippen am rohrförmigen Ausgangsmaterial, aus dem der Wärmeaustauscher hergestellt wird, den Abstand der Kühlrippen ander Wandung des Wärmeaustauschers bestimmt*

Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können aus dem rohrförmigen,Ausgangsmaterial Wärmeaustauscher praktisch in jeder gewünschten juänge hergestellt werden. Durch die in den Figuren 1, 13 und H dargestellten Einrichtungen könnte das rolirf örmige Ausgangsmaterial auch τοη einer Spule aus hindurchgeleitet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Wärmeaustauscher hergestellt werden, deren Kühlrippen -verschiedene gewählte oder erwünschte Formen aufweisen, zu welchem Zweck das Werkzeug 15 natürj nh eitsprechend ausgestaltet werden muBS* Die gleiche Möglichkeit l>i,- .rfceht auch bei entsprechender Ausgestaltung der Hippen * ca ohrförmigen Ausgangsmaterial 3.

Die Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung von Wärmeaustauschern mit Kühlrippen, die am Wärmeaustauscher in Längsabständen angeordnet sind, und ferner können die Kühlrippen um den Wärmeaustauscher herum im wesentlichen jeden gewünschten Abstand aufweisen.

Die Erfindung sieht daher einen neuen Wärmeaustauscher vor, der eine gute .Leistung aufweist, und der ohne Schwierigkeiten wirtschaftlich angefertigt werden kann. Perner sieht die Erfindung ein neues Verfahren zum Herstellen von Wärmeaustauschern vor·

Patentansprüche

109838/1501

Claims

■- 16 -

Patentansprüche

Wärmeaustauscherelement, das ein rohrförmiges Glied mit einer langgestreckten Wandung aufweist, gekennzeichnet durch eine juizähl von nach außen vorstehenden, einen Teil der genannten Wandung (4) bildenden und an dieser mit seitlichem Abstand in deren Längserstreckung verlaufenden Hippen (5), und durch eine Reihe von Kühlrippen (19)> die von den genannten Rippen aus nach außen vorstehen, und deren Basisteile (28) einen Teil der Rippen bilden, welche Kühlrippen in der .uängserstreckung der Rippen einen Abstand von einander aufweisen und quer zur Langserstreckung der Rippen der Länge nach gekrümmt sind.

β Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) um deren Längsachsen verdreht sind.

3β Wärmeaustauscherelement nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) seitlich von der Länge der Wandung längs einer Schraubenlinie in Abständen angeordnet sind.

4· Wäriaeaustauscherelement nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) längs der Wandung in Jform einer Schraubenlinie verlaufene

5* Wärmeaustauscherelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Teil der Rippen (5) bildenden Basisteile (28) der Kühlrippen (19) quer au den Rippen, eine größere Breite aufweisen als in der Längsrichtung der Rippen.

109838/1501

6«, Wärmeaustauscherelement nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) in Längsabständen an der Wandung (4) in leihen (31) angeordnet sind, die im wesent- ■ liehen parallel zu einander verlaufen, dass die genannten Reihen mit seitlichem Abstand von einander um die Wandung herum in weiteren Eeihen (30) angeordnet sind, die im wesentlichen -parallel zu einander verlaufen, und dass die genannten Kühlrippen (19) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen sowie eine .Breite, die größer als die Dicke ist, und dass die Kühlrippen (19) <iuer zur liängser- " Streckung der Wandung in einer zur Dicke des Querschnittes quer verlaufenden Sichtung gebogen sind. ' , M

7β Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die .Biegungen in den Kühlrippen wurt zur iiängser Streckung der Wandung aus Kurven bestehen, die im wesentlichen die gesamte hänge der Kühlrippen umfassen·

8β Verfahren zum Herstellen eines mit Kühlrippen versehenen Wärmeaustauscherelementes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eohr mit in dessen .Längsrichtung verlaufenden Hippen vorgesehen wird, dass ein Schneidwerkzeug und das Eohr in bezug auf einander gedreht werden, wobei das Werkzeug die Hippen scheibenweise anschneidet und Eippenteile erzeugt, die von anderen,Hippenteilen abgeschnitten sind, und dass M die erstgenannten Eippenteile von den anderen Eippenteilen nach außen abgebogen werden.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschneiden und Abbiegen einer Anzahl von Bippen gleich« zeitig durchgeführt wird.

10· Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eohr mit den Hippen einstückig hergestellt wird, und dass die Hippen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Eohres verlaufen·

109838/1501

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, dasafi das Eohr mit den lippen einstückig so hergestellwird, dass die Rippen um das Rohr herum in Porm von Wendeln verlaufen.

12* Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der relativen Drehung des Schneidwerkzeuges und des Rohres das Schneidwerkzeug ortsfest gehalten wird.

13* Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der relativen Drehung des Rohres und des Schneidwerkzeuges das Rohr ortsfe st gehalten wird.

14· Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der relativen Drehung des Schneidwerkzeuges und des Rohres dieses um seine Längsachse gedreht wird, und dass das Schneidwerkzeug bei der genannten relativen Drehung um den Umfang des Rohres herumgeführt wird,

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 8 « 14» dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug bei dem Eingriff mit einer der genannten Rippen zum Durchschneiden und Abbiegen der genannten einen Rippe an der nächsten benachbarten Rippe in der bewegungsrichtung des Schneidwerkzeuges in bezug auf das Rohr während der genannten relativen Drehung angreift»

109838/1501

Leerseite