DE4114615A1 - Verfahren zum expandieren von verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem medienleitsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem, bei dem das Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird.

Die Anwendung erfolgt in der metallverarbeitenden Industrie bei der Herstellung von Rollbond-Elementen, die beispielsweise als Wärmetauscher in der Kältetechnik eingesetzt werden.

Aus der DE-OS 34 43 797 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Platte mit einem nach einer Seite hin ausgebildeten Fluidleitsystem bekannt. Bei diesem Verfahren werden Verbundbleche nach entsprechendem, in der Verbundebene befindlichem Kanalbild hergestellt, wobei die Verbundbleche ein Leitungssystem aus einer geschlossenen äußeren Leitung und ein durch mindestens eine Verbindungsleitung mit dem äußeren Leitungssystem verbundenes inneres Fluidleitungssystem aufweisen.

Das Verbundblech wird dabei in einen geschlossenen Arbeitsraum eingegeben, in dem die äußere Leitung mittels eines Druckfluids expandiert wird, bis diese eine umlaufende Dichtung gegen die Arbeitsraumteilung bildet. Anschließend wird eine Seite des Verbundbleches mit Druck beaufschlagt, so daß sich das Verbundblech an die dem Druckraum gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes plan anlegt. In dieser Werkstückposition wird das Fluidleitsystem aufgedrückt. Der zeitliche Verlauf dieser Verfahrensstufe wird bei konstantem Druck bestimmt von der Dimensionierung der nacheinander zu expandierenden Volumina der äußeren Leitung, der Verbindungsleitung sowie des Fluidsystems. Parallel dazu bzw. anschließend erfolgt gesteuert der Druckabbau auf einer Seite des Verbundbleches sowie im Leitungssystem. Dieses Verfahren weist insofern Nachteile auf, als über den Materialverbrauch für das erzeugnisrelevante Maß hinaus Material zur Realisierung der technologischen Operationen "Expandieren der geschlossenen äußeren Leitung" sowie "Expandieren der Verbindungsleitung" erforderlich ist. Analog dazu trifft das für Hilfsmaterial (z. B. Trennmittel), Druckmedium für die äußere Leitung, die Verbindungsleitung und den Gegendruck sowie sonstige Energie zu. Ein weiterer bedeutender Nachteil besteht in der Operationsfolge innerhalb eines Zyklus für das Expandieren des nach einer Seite hin ausgebildeten Fluidleitsystems. Dabei ist zunächst Nebenoperationszeit für das Expandieren der geschlossenen äußeren Leitung, den Aufbau des Gegendruckes sowie für das Expandieren der Verbindungsleitung erforderlich. Diese Nebenoperationszeiten sind Zeiten, die über die erzeugnisrelevante Zeit hinausgehen, und stellen damit Verlustzeiten dar.

Mit den über das erzeugnisrelevante Maß hinausgehenden Abmessungen des Verbundbleches infolge der Notwendigkeit der äußeren Leitung und der Verbindungsleitung bis zur Verfahrensstufe "Expandieren" bestehen darüber hinaus nachteilige kompliziertere Bedingungen beim Bearbeiten und Fördern einschließlich Speichern der Werkstücke in den vorgelagerten Verfahrensstufen.

Beim Expandieren tritt ferner der Nachteil erhöhten Aufwandes an die Steuerung des Ablaufes dieser Verfahrensstufe auf, denn zumindest der Druck zum Expandieren der äußeren Leitung und der inneren Leitung sowie der Druck im Fluidleitsystem sind möglichst genau vorzugeben, im weiteren Operationsablauf sind dazu Gegendruck sowie das Entspannen der Medien zueinander in bestimmten Relationen zu gewährleisten.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht im Bedarf an zusätzlicher Schließkraft für den Arbeitsraum, in dem das Expandieren erfolgt. Die Rückwirkungen der Kräfte aus dem Expandieren der äußeren Leitung als Dichtung sowie der Gegendruck über die erzeugnisrelevante Fläche hinaus sind nebenoperationsbedingte Parameter, die den Schließkraftbedarf des Arbeitsraumes erhöhen.

Nachteilig ist ebenso, daß durch die verfahrensbedingt einzuhaltenden Proportionen zwischen den Abmessungen der äußeren Leitung, der Verbindungsleitung und dem Fluidleitsystem die Variabilität der Kanalbildgestaltung zusätzlich eingeschränkt ist.

Darüber hinaus ist das dargestellte Verfahren nicht verwendungsfähig zum Herstellen wechselseitig bzw. partiell einseitig innerhalb eines Verbundbleches ausgebildeter Fluidleitsysteme, wie sie für Sonderzwecke in gebogenen/gefalteten Wärmetauschern benötigt werden.

Die technische Ursache der angeführten Nachteile besteht in den Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes, dem Aufbau eines entsprechenden definierten Gegendruckes, dem Expandieren der Verbindungsleitung sowie der Verwendung von Grundmaterial für die Nebenoperationen über die erzeugnisrelevanten Erfordernissen hinaus.

Die zu lösende Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem zu entwickeln, bei dem Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes und den Aufbau eines definierten Gegendruckes vermieden, Material-, Hilfsmaterial-, Medienverbrauch, Zeit- und Ausrüstungsaufwand gesenkt sowie die Anwendungsbreite und die Variabilität der Kanalbildgestaltung erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium mit dem Expansionsdruck p_E in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird.

Es ist dadurch gekennzeichnet, daß gegen das im Arbeitsraum des Expandierwerkzeuges befindliche Verbundblech mit beginnendem Schließen des Arbeitsraumes ein ebenfalls im Arbeitsraum befindliches und abgestütztes elastisches Bauelement in dem Bereich und der Seite des einseitigen Expandierens des Verbundbleches gegen die gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes lagegesichert wird. Bei fortgesetztem Schließen des Arbeitsraumes wird das elastische Bauelement bis zum Betrag der Vorspannung p_v<p_E vorgespannt.

Anschließend erfolgt mit einem Druckmedium des Druckes p_E das Expandieren des Medienleitsystems in Richtung des elastischen Bauelementes. Im Arbeitsraum können sich auch mehrere abgestützte elastische Bauelemente befinden. Nach dem Expandieren werden der Expansionsdruck p_E im Medienleitsystem und die Vorspannung p_v des elastischen Bauelementes und schließlich der Arbeitsraum zur Entnahme des Verbundbleches freigegeben. Dabei erfolgt das Entspannen des Expansionsdruckes p_E und der Vorspannung p_v in den Zeiten t_E bzw. t_v schneller/gleichschnell als die Rückverformung des elastischen Bauelementes, wobei t′_Et′_v ist. Als elastische Bauelemente werden Matten/Platten bestimmter stofflicher Zusammensetzung, Dicke, Struktur sowie bestimmten Druckverformungsverhaltens entsprechend der Kraft-Weg-Zeit-Kennlinie verwendet. Diese werden bei einseitig aufzudrückendem Kanalbild unter oder über dem Verbundblech bei wechselseitig aufzudrückendem Kanalbild unter und über dem Verbundblech im Expansionsbereich positioniert. Beim Schließen des Arbeitsraumes wird damit zunächst das Verbundblech an die gegenüberliegende freie und jeweils plane Fläche des Arbeitsraumes gedrückt und lagegesichert. Wird der Arbeitsraum geschlossen, erfolgt das Vorspannen der Matte/Platte. Mit einer bestimmten Vorspannung p_v<p_E wird erreicht, daß beim darauffolgenden Expandieren des Medienleitsystems die Expansion des in der Verbundebene dargestellten Kanalbildes nicht in Richtung der plan anliegenden Seite, sondern ausschließlich in Richtung des elastischen Bauelementes erfolgt. Durch die absoluten Beträge des Expansionsdruckes p_E, der Vorspannung p_v, der Kraft-Weg-Zeit-Kennlinie, des verwendeten elastischen Materials sowie der Verformbarkeit des Materials der einseitig aufzudrückenden Verbundblechseite wird das expandierte Volumen des vorgegebenen Kanalbildes für das entsprechende Medienleitsystem bestimmt. Nach dem Expandieren des Medienleitsystems werden Expansionsdruck p_E und Vorspannung p_v abgebaut, um sowohl unerwünschte weitere Expansion als auch das Rückverformen/ Quetschen des Medienleitsystems zu verhindern.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß es ohne Nebenoperationen für das Abdichten des Arbeitsraumes, ohne definierten pneumatischen Gegendruck, aber statt dessen mit erheblich geringeren Schließkräften für den Arbeitsraum durchführbar ist. Damit sind geringere Aufwendungen für Ausrüstungen, Verbindungsleitungen im Verbundblech, geringerer Materialeinsatz sowie geringere Fertigungstaktzeiten möglich. Darüber hinaus wird die Variabilität der Kanalbildgestaltung erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Dabei handelt es sich um ein einseitiges Expandieren eines Medienleitsystems für ein Kühlschrankverdampferblech.

Ein 1,5 mm dickes Verbundblech, bestehend aus zwei gleichdicken Blechen der Legierung Al 99,5, wird auf eine im Unterteil eines Arbeitsraumes eines Expandierwerkzeuges angeordnete elastische Platte aufgelegt. Die Anordnung erfolgt so, daß die elastische Platte vollständig unter dem späteren Expansionsbereich des in der Verbundebene des Bleches mit Trennmittel dargestellten Kanalbildes liegt. Beim Schließen des Arbeitsraumes drückt die plane Oberseite des Arbeitsraumes das Verbundblech zunächst gegen die elastische Platte und sichert dessen Lage. Durch das nun folgende vollständige Schließen des Arbeitsraumes wird die elastische Platte bis zu einem Druck p_v=0,5 MPa vorgespannt. Anschließend beginnt das Expandieren des Medienleitsystems, indem der auf der Verbundfläche des Bleches nach außen mündende, mit Trennmittel markierte Kanalanschnitt mit Druckluft (p_E=8 MPa) beaufschlagt wird. Unter Einhaltung der Expansionsbedingung p_E<p_v wird das Medienleitsystem entlang des mit Trennmittel in der Verbundebene des Bleches markierten Kanalbildes expandiert. Die durch die Vorspannung p_v bedingte plane Anlage des Verbundbleches an der Oberseite des Arbeitsraumes gewährleistet, daß die Expansion der Medienleitkanäle ausschließlich in Richtung der elastischen Platte erfolgt. Nach dem Expandieren des Medienleitsystems werden gleichzeitig Expansionsdruck p_E und Vorspannung p_v gesteuert bis zum vollständigen Entspannen abgebaut. Dieses Entspannen erfolgt schneller als die Rückverformung der elastischen Platte.

Abschließend wird der Arbeitsraum zur Entnahme des Verdampferbleches geöffnet.

Claims (1)

1. Verfahren zum Expandieren von Verbundblechen mit ein- bzw. wechselseitig auszubildendem Medienleitsystem, bei dem das Medienleitsystem nach einem mittels Trennmittel in der Verbundebene dargestellten Kanalbild durch ein Druckmedium in einem geschlossenen Arbeitsraum expandiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegen ein im Arbeitsraum des Expandierwerkzeuges befindliches Verbundblech mit beginnendem Schließen des Arbeitsraumes ein in diesem befindliches und abgestütztes elastisches Bauelement in dem Bereich und der Seite des einseitigen Expandierens des Verbundbleches gegen die gegenüberliegende Fläche des Arbeitsraumes lagegesichert wird, wobei bei fortgesetztem Schließen des Arbeitsraumes das elastische Bauelement bis zum Betrag der Vorspannung p_v<p_E vorgespannt wird, anschließend mit einem Druckmedium des Druckes p_E das Expandieren des Medienleitsystems in Richtung des elastischen Bauelementes erfolgt, danach das Entspannen des Expansionsdruckes p_E in der Zeit t′_E und der Vorspannung p_v schneller erfolgt als die Rückverformung des elastischen Bauelementes, wobei t′_Et′_v ist.