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Title:
PROCESS AND DEVICE FOR SECURING A PIPE WALL TO A PIPE END AND FOR MAKING HEAT EXCHANGERS OF ALUMINIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/019857
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a process and device for securing a pipe wall (40) to a pipe end (41) and for making aluminium heat exchangers for fluid heat conveyors. The purpose is to produce lightweight heat exchangers with high corrosion resistance and good to very good heat conductivity while maintaining adequate mechanical strength and low material costs. This purpose is achieved in that, after a pipe wall (40) has been heat treated, a drilling is made in it by the swarfless flow-drilling method in such a way that a cylindrical passage (8) is produced by the formation of a collar on both the outer and inner pipe walls, the collar-like parts (34) of the cylindrical passage are shaped swarflessly by means of a forging die (9) during flow drilling and the end (41) of a pipe to be connected is inserted into the cylindrical passage, said end being positively flanged about the cylindrical passage on the inside of the pipe by means of a flanging cone (31) arranged in the inner pipe beneath the cylindrical passage.

Inventors:
HANDRECK KONRAD (DE)
WERNER DIETRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE1995/000091
Publication Date:
July 27, 1995
Filing Date:
January 20, 1995
Export Citation:
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Assignee:
HANDRECK KONRAD (DE)
WERNER DIETRICH (DE)
International Classes:
B23P15/26; F28F9/02; F28F9/18; (IPC1-7): B21D39/06; B21C37/29; F28F9/16
Foreign References:
EP0487007A21992-05-27
DE2536611A11977-02-24
FR1271863A1961-09-15
GB1601951A1981-11-04
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden einer Rohrwandung und eines Rohrendes auε Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Wärmebehandlung einer Rohrwandung mittelε Fließbohrtechnik in die Rohrwandung εpanlos eine Bohrung eingebracht wird, derart, daß εowohl an der Rohraußenwandung alε auch an der Rohrinnenwandung aufgrund einer Kragenbildung ein zylindriεcher Durchzug entεteht, daß während des Fließbohrenε die kragenartigen Teile des zylindrischen Durchzuges mittelε eineε Formgeεenks spanlos geformt werden und daß in den zylindrischen Durchzug ein zu verbindendes Rohrende eingeführt wird, das um den rohrinnenseitig ausgebildeten Rand des zylindrischen Durchzuges mittels eines unter dem zylindrischen Durchzug im Innenrohr angeordneten Aufbördelkonusseε formschlüεsig gebördelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Verbindungsfläche zwischen Rohrende und zylindrischem Durchzug eine erdalkalioxidhaltige Suspenεion, die Erdalkalimetallverbindungen ent¬ hält, aufgetragen wird. Verfahren nach Anεpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Rohrverbindung ca. 200 °C getempert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn deε Fließbohrenε alε Formgeεenk ein obereε Gesenkteil auf die Rohraußenwandung aufgesetzt und zusätzlich ein unteres Gesenkteil in das Rohr eingeführt wird.
3. 5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biε 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Fließbohrens ein eventuell entstehender Grat mittels einer im unteren Gesenkteil angeordneten Abscherbuchse abgeschert wird.
4. 6 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohrwandungen Wandungen von Hohlprofilen beliebiger Querschnittsgeometrie eingesetzt werden.
5. 7 Verfahren nach einem der Anεprüche 1 biε 6, dadurch gekennzeichnet, daß alε Rohrwandungen Halbschalenprofile eingesetzt werden.
6. 8 Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Wärmetauschern. . Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrwandung mit einem Rohrende aus Aluminium beεtehend auε einer Fließbohreinrichtung (24) zur Herstellung eines zylindrischen Durchzuges (8) in einer Rohrwandung (40) , einem Formgesenk (9) mit oberem Gesenkteil (11) und unterem Gesenkteil (12) zur Führung eineε Fließrohreε (10) , Aufbordelwerkzeug (30) mit Aufbördel¬ konus (31) und Gegenlager (32) , einführbar nach Entfernung des Formgesenkε (9) , einer Arretier und Führungseinrichtung (34) für Rohrwandung (40) und Rohrende (41) und Preßeinrichtung (37) für das Rohrende (41) auf dem Aufbördelkonus (31) .
7. 10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Gesenkteil (12) eine Abscherbuchse (33) aufweist, auf die der rohrinnenεeitige Rand des zylindrischen Durchzuges (8) nach der Fließbohrung aufsitzt.
8. 11 Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Gleitflächen (42) des Aufbördelkonus' (31) und des Gegenlagers (32) gegensinnig gerichtete schiefe Ebenen sind, derart, daß der Aufbördelkonus parallel zur Rohrwandung (40) orientierbar ist.
9. 12 Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Herεtellung von Wärmetauschern.
10. 13 Verfahren zur Herstellung von druckfesten Wärme¬ tauschern für fluide Wärmeträger, bestehend aus rohrförmigen Wärmeträgerleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß AIenthaltendes Bandmaterial nach einer Wärmevorbehandlung (20) kontinuierlich einer Vorrichtung zur Formung von Halbschalen (21) zugeführt wird, daß anschließend nach einer weiteren Wärmebehandlung (23) in definierten Abεtänden mittelε Fließbohrtechnik (24) kontinuierlich Bohrungen in die Halbεchalenwandung (7) eingebracht werden, derart, daß εowohl konkavεeitig (4) alε auch konvexεeitig (3) in der Halbεchalenwandung (7) aufgrund einer Kragenbildung zylindriεche Durchzüge (8) entεtehen, daß gleichzeitig mit dem Fließbohren die konvex und konkavseitig entstehenden, kragenartigen Teile der zylindrischen Durchzüge (8) mittels eines Formgesenkε (9) εpanlos geformt werden, daß zwei maßgerecht zugeschnittene Halbschalen (6) mittels Alhaltiger Radiator (2) , die konvexseitig (3) formschlüssig in die zylindrischen Durchzüge (8) eingeführt werden, verbunden werden, daß anεchließend ein konkavseitiges (4) dichtes Verbinden der zylindrischen Durchzüge (8) mit den Radiatorrohrenden (2) erfolgt, daß die beiden mit den Radiatorrohren (2) verbundenen Halbschalen (6) mit zwei weiteren, ungebohrten Halbεchalen zu Verteilerrohren (1) dicht verbunden werden, daß die Verteilerrohrenden (1) zur Aufnahme von handelsüblichen Anschlußbauteilen vorbereitet werden, und daß eine Oberflächenschutzbehandlung deε Al haltigen Heizregiεterε durchgeführt wird.
11. 14 Verfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminium enthaltendes Material Aluminium und/oder Aluminium enthaltende Legierungen eingesetzt werden.
12. 15 Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Verbinden der Aluminium enthaltenden Teile mittels eines Schweißverfahrens erfolgt.
13. 16 Verfahren nach den Anεprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Verbinden der Aluminium enthaltenden Teile durch Klebung erfolgt .
14. 17 Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Verbinden der Aluminium enthaltenden Teile durch Schrumpfen erfolgt.
15. 18 Verfahren nach einem der Anεprüche 13 biε 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiatorrohre (2) und/oder die Verteiler¬ rohre (1) Turbulatoren enthalten.
16. 19 Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Turbulatoren verdrillte Aluminiumstreifen eingeεetzt werden.
17. 20 Verfahren nach einem der Anεprüche 13 biε 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgesenk (9) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein untereε Formgeεenkteil (12) konkavεeitig und ein oberes Formgesenkteil (11) konvexseitig an der Halbschale (6) angeordnet ist.
18. 21 Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgesenk (9) eine oder mehrere Bohrungen aufweist.
19. 22 Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschern für fluide Wärmeträger, bestehend aus rohrförmigen Wärmeträgerleitungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Anlage aus einer Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Halbschalen auε Aluminium enthaltenden Bandmaterial (21) , einer Halbschalenablängeinrichtung einer FließbohrtechnikEinrichtung (24) zur Herstellung von zylindrischen Durchzügen in den Halbschalenwandungen, die mit einem Formgesenk (9) zur spanloεen Formung von zylindriεchen Durchzügen (8) kombiniert ist und einer Einrichtung zum dichten Verbinden von Aluminiumteilen (25, 26) besteht 23 Druckfeεter Wärmetauεcher für fluide Wärmeträger beεtehend aus rohrförmigen Wärmeträgerleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus Aluminium enthaltenden Rohrleitungen besteht, deren Verteiler und Radiatorrohre (1, 2) mittels Schweißtechnik druckfest verbunden sind, derart, daß ausgehend von Verteilerrohrhalbschalen (6) diese mittels Fließbohrtechnik zylindrische Durchzüge (8) erhalten, in die formschlüεsig Radiatorrohrenden (2) eingeführt und verschweißt sind und daß die Verteilerrohrhalbschalen (6) mit weiteren Halbschalen (6) zu Verteilerrohren (l) verschweißt sind.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden einer

Rohrwandung mit einem Rohrende und zur Herstellung von Wärmetauschern aus Aluminium

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Verbinden einer Rohrwandung mit einem Rohrende und zur Herstellung von Wärmetauschern für fluide Wärmeträger aus Aluminium und seinen Legierungen.

Das Verbinden von Rohrwandungen mit Rohrenden war bisher nur möglich durch Einführung der Rohrenden in die vorgebohrte Rohrwandung und Verlöten der Verbindungsstelle. Diese Verbindungstechnik hat den grundlegenden Nachteil, daß eine Nachbearbeitung sehr aufwendig ist und daß eine Oberflächenbehandlung durch Eloxieren nicht möglich war.

Da diese Verbindungstechnik insbesondere bei der Her¬ stellung von Wärmetauschern Anwendung findet, war es bisher auch nicht möglich, Wärmetauscher effektiv herzustellen und sie zusätzlich einem oberflächenver¬ edelnden Eloxierverfahren auszusetzen.

Der Begriff Wärmetauscher umschließt im erweiterten Sinne alle Apparate, in denen Wärme von einem fluiden Medium indirekt auf ein anderes übertragen wird. Also Vorwärmer, Verdampfer, Kühler und Kondensatoren.

Der Wärmetausch in den Wärmetauschern folgt den Gesetzen der Wärmeübertragung. Dabei bedient man sich eines strömenden Mediums, das entweder die Wärme transportiert und abgibt oder umgedreht Wärme aufnimmt und transportiert. Die einzelnen Wärmetauschelemente beschränken sich in ihrer anderen Anwendung nicht nur auf Sattdampf als stofflichen Wärmeträger, sondern lassen sich ebenso einsetzen zum Beheizen mit Gasen, Wasser oder anderen Flüssigkeiten sowie auch zum Kühlen und Kondensieren mit Wasser, Sole oder auch Luft.

Die Konstruktionen von Wärmetauschern sind sehr vielfältig, im industriellen Bereich finden sie insbesondere Anwendung in der chemischen Industrie. Wärmetauscher, die zur Beheizung von Räumen eingesetzt werden, zeichnen sich insbesondere durch ihre bessere Gestaltungsform aus. Der optimalen Wärmeabgabe kommt eine besonders große Bedeutung zu, weil die Temperaturdifferenzen zwischen Wärmetauscher bzw. sich in dem Wärmetauscher befindlichen Wärmeträger und der Raumtemperatur relativ gering ist.

Wärmetauscher, die zur Raumheizung verwendet werden, oder auch die Wärmetauscher, die im industriellen Bereich eingesetzt werden, werden in der Regel aus Stahl, Stahlblech oder Gußeisen gefertigt. Diese, aus diesen Materialien gefertigten Wärmetauscher sind schwerer, und der Wärmeübergang vom Wärmeträger an die umgebenden Atmosphäre ist träger und die Korrosionsanfälligkeit der Materialien höher.

Wärmetauscher, die aus Gußeisen gefertigt sind, halten dagegen bedeutend länger, sind dagegen auch entsprechend schwerer und bei der Montage und auch bei der Herstellung schwer zu Handhaben.

Weniger korrosionsanfällige Materialien wie z.B. Messing, haben sich beim Einsatz aus Kostengründen bisher nicht durchsetzen können. Auch die Herstellung von Wärmetauschern aus dem leichten und korrosionsfesten Metall Aluminium bzw. aus seiner Legierung haben bisher aus technologischen und damit wirtschaftlichen Gründen keinen Eingang auf dem Markt gefunden.

Der Erfindung .liegt nun die Aufgabe zugrunde, Wärmetauscher herzustellen, die ein geringes Gewicht, hohe Korrosionsfestigkeit und gute bis sehr gute Wärmeleitung und Wärmestrahlung aufweisen, wobei eine ausreichende Festigkeit und niedrige Materialkosten gewährleistet sein müssen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Rohrwandungen und Rohrenden aus Aluminium so zu verbinden, daß ein Eloxieren der Aluminiumoberfläche möglich ist.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzubieten, mit deren Hilfe die genannten Rohrverbindungen und Wärmeaustauscher effektiv, kostengünstig und mit geringster Umweltbelastung hergestellt werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Verbinden von Rohrwandungen und Rohrenden aus Aluminium und Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschern gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 9, 13, 22 und 23.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von spanlos in Rohrwandungen geschlossener Rohre eingebrachte zylin¬ drische Durchzüge im Fließbohrverfahren. Die Wahl der Parameter einer vorangegangenen Wärmebehandlung ist abhängig von der jeweiligen WerkstoffZusammensetzung. Spezielle eingesetzte Schmiermittel gewährleisten eine hohe Güte der zylindrischen Durchzüge und eine wirtschaftliche Herstellung. Das erfindungsgemäß zur Führung des Fließbohrers verwendete Formgesenk weist verschiedene Vorteile auf. So ist es möglich, mittels dieses Formgesenkes den zylindrischen Durchzügen eine optimale Form zu verleihen. Gleichzeitig werden auftretende Grate mittels einer im Formgesenk angeordneten Abscherbuchse beseitigt. Der Festsitz des im Inneren des Rohres angeordneten unteren Gesenkteiles wird vorteilhafterweise durch leichtes oval Drücken des Rohres quer zur .Anordnungsrichtung der zylindrischen Durchzüge aufgehoben. Somit läßt sich das untere Gesenkteil wieder leicht aus dem Rohr entfernen. Gleichzeitig kann ein weiteres Abscheren eventuell vorhandener Grate erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform wird das Rohrende mit einer Suspension aus Alkalimetallverbindungen behandelt und anschließend in den zylindrischen Durchzug eingeführt. Dadurch wird die Dichtigkeit und die Festigkeit der Rohrverbindung zusätzlich erhöht.

Das im Rohr fixierte Aufbordelwerkzeug gestattet es nun auf besonders elegante Weise durch Aufbördelung der unteren Kante des Rohrendes auf den inneren Teil des zylindrischen Teil des Durchzuges eine druckfeste und stabile Verbindung zu erreichen. Ein gegebenenfalls anschließend durchgeführter Temperprozeß führt zu einer

weiteren Verbesserung der Festigkeit der Verbindung. Die Erdalkalioxidbehandlung der Rohrenden führt vorteilhafterweise im später durchgeführten Eloxierver¬ fahren erfindungsgemäß zu einer Neutralisation der Schwefelsäure.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Verbinden von Rohrwandungen mit Rohrenden gestattet es, Wärmetauscher herzustellen, die aus zwei Verteilerrohren bestehen, die mit Radiatorrohren verbunden sind.. Das Formgesenk wird dann zur Herstellung der zylindrischen Durchzüge entsprechend der notwendigen Anzahl der Durchzüge verlängert . Analog dazu wird das Aufbordelwerkzeug ebenfalls verlängert, so daß nach dem axialen Einführen des unteren Gesenkteiles und des Aufbördelwerkzeuges die Einbringung der zylindrischen Durchzüge und die Fixierung der Rohrenden effektiv durchgeführt werden kann. Das Aufbordelwerkzeug besteht erfindungsgemäß aus zwei Teilen, nämlich dem Aufbördelkonus und dem Gegenlager. Die beide aufeinander gleiten. Die Gleitflächen beider Teile sind schiefe Ebenen, so daß es möglich wird, die Arbeithöhe des Aufbördelkonuses zu fixieren und gleichzeitig das Gegenlager zur Ableitung der zu erwartenden hohen Kräfte über die Rohrwand auf den dort darunter angeordneten Druckbalken zu benutzen. Das erfindungsgemäße Aufbördeln der Radiatorrohrenden wird durch Zusammenpressen der Radiatorrohren mit den Verteilerrohren erreicht.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform eines Herstellungsverfahrens von Wärmetauschern aus Aluminium wird von Bandmaterial ausgegangen.

Dieses Material wird nach einer Wärmevorbehandlung kontinuierlich einer Vorrichtung zur Formung von Halbschalen zugeführ . Die maßgerecht auf Länge gebrachten Halbschalen werden nach einer weiteren Wärmebehandlung in definierten Abständen mittels der Fließbohrtechnik mit Bohrungen versehen. Die Fließbohrtechnik erlaubt es, die Bohrungen spanlos hochgenau und mechanisierbar einzubringen. Gleichzeitig mit dem Fließbohren werden die dabei entstehenden kragenartigen Ausbildungen mittels eines Formgesenkes, das auch dem Fließbohrer als Führung dient, spanlos geformt.

Die auf diese Weise erzeugten zylindrischen Durchzüge, die sowohl an der konvexen Seite als auch an der konkaven Seite der Halbschalenwandung sichtbar sind, dienen der formschlüssigen Aufnahme der Radiatorrohre. Nach maßgerechtem Zuschnitt werden zwei dieser Halb¬ schalen mittels der aluminiumhaltigen Radiatorrohre, die konvexseitig in die zylindrischen Durchzüge eingeführt werden, zu einem Heizregister (Wärmetauscher) verbunden. Konkavseitig erfolgt dann ein dichtes Verbinden der Enden der Registerrohre mit dem zylindrischen Durchzug. Das dichte Verbinden wird erfindungsgemäß mittels Schweiß-, Kleb- oder Schrumpfverfahren durchgeführt.

Im Ergebnis dieses Verfahrenschrittes entsteht ein Aus¬ tauschrohrregister, das mit zwei Halbschalen verbunden ist.

Erfindungsgemäß erfolgt nun das Verbinden dieser mit den Registerrohren verbundenen Halbschalen mit zwei weiteren Halbschalen, so daß sogenannte Verteilerrohre entstehen. Die Verteilerrohrenden werden dann zur

Aufnahme von handelsüblichen Anschlußbauteilen vorbereitet.

Abschließend erfolgt erfindungsgemäß eine Oberflächen- behandlung des fertigen Wärmetauschers. Die Behandlung kann auch hier ein Eloxierverfahren sein.

Die spezielle Formgebung der Austauschradiatorrohre und die elektrochemische Oberflächenbehandlung des Endproduktes zum Beispiel, gestatten den Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmetauschern bei der Heizungstechnik im Wohnungsbau und in allen Büro- und Gewerberäumen, in der verarbeitenden Industrie mit regenerativer Wärmerückgewinnung aus alkalischen und säurehaltigen Medien und der Energietechnik mit Anlagen zur Rauchgasentschwefelung.

Weitere Einsatzmöglichkeiten in anderen Bereichen sind aufgrund der guten Eigenschaften des Werkstoffes Aluminium gegeben.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmetauscher weisen ein geringes Gewicht bei ausreichender Festigkeit auf. Ihre gute Verformbarkeit ermöglicht ein effektives Herstellen.

Weitere Vorteile sind die gute Wärmeleitung und die gute Korrosionsbeständigkeit und vor allen Dingen das niedrige Eigengewicht.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung gemäß Anspruch 15 erfolgt das Verbinden der Radiatorrohre mit den Verteilerrohren und das Verbinden der Verteilerrohrhalbschalen mittels eines Aluminium- Schweißverfahrens. Als sehr effektiv und zuverlässig

hat sich das WIG-Aluminium-Schweißverfahren mit Hochfrequenzzündung erwiesen. Durch Anwendung dieses Schweißverfahrens ist es möglich, nachbearbeitungsfreie Schweißnähte herzustellen, was die Ökonomie des Verfahrens außerordentlich günstig gestaltet.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ist es allerdings auch möglich, dichte Verbindungen zwischen den Aluminiumteilen durch Wahl eines geeigneten Klebemittels zu erreichen.

Um den Wärmeaustausch zwischen Wärmeträger und Umgebung zu verbessern, werden erfindungsgemäß als weitere Ausfuhrungsform der Erfindung innerhalb der Radiator- röhre, sogenannte Turbulatoren eingesetzt. Als sehr effektiv hat sich hier der Einsatz von verdrillten Alu¬ minium-Blech-Streifen herausgestellt. Diese verdrillten Aluminium-Blech-Streifen verbessern die Wärmeübertra¬ gung, insbesondere bei geringen Baumaßen.

Das erfindungsgemäße Formgesenk ist gemäß Anspruch 7 zweiteilig ausgebildet, wobei das untere Formgesenkteil konkavseitig und das obere Formgesenkteil konvexseitig an der Halbschalenwandung angeordnet ist. Es kann eine oder mehrere Bohrungen aufweisen.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Wärmetauschern besteht erfindungsgemäß aus einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Halbschalen, aus Aluminium enthaltenden Bandmaterial, an die sich eine Fließbohrtechnikeinrichtung zur Herstellung von zylindrischen Durchzügen in den Halbschalen anschließt, die mit einem Formgesenk zur gleichzeitigen spanlosen Formung von zylindrischen Durchzügen kombiniert ist,

einer Halbschalenablängeinrichtung und einer Anlage zum dichten Verbinden von Aluminiumteilen.

Aufgrund dieser Kombination ist es möglich, die Herstellung der Wärmetauscher halbautomatisch zu gestalten. Das betrifft insbesondere das konti¬ nuierliche Ablaufen der Herstellung der Halbschalen aus Aluminium enthaltenden Bandmaterial und die sich daran anschließende Fließbohrtechnikeinrichtung zur Herstel- lung der zylindrischen Durchzüge.

Es ist ein großer Vorteil der Erfindung, daß die Radiatorrohre erfindungsgemäß nur an ihren Enden einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen müssen. Dieser kreisförmige Querschnitt an den Enden ermöglicht es, die Wärmetauseher mit hoher Effektivität herzustellen. Der Bereich der Radiatorrohre, die sich zwischen den beiden Enden befindet, kann eine sehr unterschiedliche Form aufweisen. Das Rohr kann schlangenförmig gestaltet sein, es kann die Form einer Spirale haben, es kann auch eine Form haben, die von einer Rohrform abweicht, beispielsweise könnte der Querschnitt elipsenförmig sein bzw. dreieckig oder vieleckig.

Durch diese Vielfältigkeit der Gestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist es möglich, gerade im Wohnbereich sehr vorteilhafte platzsparende oder auch bestimmte Räume ausfüllende Formen einzusetzen.

Durch die vielfältigen Möglichkeiten der Formgebung dieser Wärmeaustauscher ist auch der Einsatz in der Industrie möglich, da man praktisch jede Raumform realisieren kann. Die Registerrohre werden nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.

Zweckmäßigerweise greift man hier auf handelsübliche Halbzeuge zurück.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert .

Es zeigen

Figur 1 formschlüssige und dichte Verbindung zwischen Verteilerrohr und Register¬ rohr,

Figur 2 Schnittdarstellung eines Wärmeauschers,

Figur 3 Schnittdarstellung eines Formgesenks,

Figur 4 Formgesenk Draufsicht,

Figur 5 VerfahrensablaufSchema,

Figur 6 Herstellung des zylindrischen

Durchzuges mit Formgesenk und Fließbohrer,

Figur 7 Rohrwandung mit zylindrischem Durchzug,

Figur 8 Aufbördelung eines Rohrendes mit Aufbördelungswerkzeug und Druckprofil und Preßeinrichtung,

Figur 9 in einer Rohrwand aufgebördeltes Rohrende und

Figur 10 Herstellung eines Wärmetauschers mit Arretier- und Führungseinrichtung sowie

Preßeinrichtung.

Bandmaterial mit definierter Breite und Dicke aus einer AI-Mg-Si-Legierung wird einer Heizvorrichtung 20 zugeführt. Diese exakt geregelte Wärmevorbehandlung sichert die Verformbarkeit ohne Materialschädigung. Das Bandmaterial wird nun aus der Heizvorrichtung

20 kommend kontinuierlich einer Halbschalenformung

21 zugeführt. Die aus der Halbschalenformung 21 kontinuierlich austretenden Halbschalen 6 werden mittels einer Halbschalenablängeinrichtung 22 maßgerecht zugeschnitten.

50% der Halbschalen 6 werden einer Fließbohreinrichtung 22 zugeführt, nachdem sie eine geregelte Heizvorrichtung 23 durchlaufen haben. In eine Halbschalenwandung 7 der der Fließbohr¬ einrichtung 22 zugeführten Halbschalen 6 werden nach Einspannung in ein zweiteiliges Formgesenk 9 mit einem oberen Gesenkteil 11 und einem unteren Gesenkteil 12 mittels eines Fließbohrers 10 zylindrische Durchzüge 8 eingebracht, wobei gleichzeitig eine spanlose Formung eines konvexseitigen Kragens 3 und eines konkavseitigen Kragens 4 durch das Hineindrücken des Materials in eine konvexseitige Form 13 und eine konkavseitige Form 14, die durch das obere Gesenkteil 11 und das untere Gesenkteil 12 gebildet werden, erfolgt.

Mit der Schaffung von zylindrischen Durchzügen 8 in der Halbschalenwandung 7, die aus relativ weichen Material besteht, ist es nun möglich ohne manuelle Nachbearbeitung im weiteren Montageablauf Registerrohre 2 formschlüssig aufzunehmen. Nur durch diese Verbindungsform werden die

Voraussetzungen zur Herstellung von druckfesten Wärmetauschern geschaffen, die auch äußeren mechanischen Belastungen standhalten können. Keine andere Verbindungstechnik würde den geforderten Ansprüchen genügen können.

Ein gradfreie Endenbearbeitung und leichtes konisches Anformen der Enden der Registerrohre 2 sichern ein teilautomatisiertes Montieren der Registerrohre mit der unteren und oberen Halbschale 6 in beliebigen Abmessungen. Durch vorheriges Biegen der Registerrohre 2 können z.B. für die Raumgestaltung interessante Lösungen angeboten werden.

In einer Registerrohrverschweißung 25 erfolgt nun das eigentliche Dichtschweißen der Enden der Registerrohre 2 mit den konkavseitigen Kragen 3 der in den Halbschalen 6 eingebrachten zylindrischen Durchzügen 8, mittels des an sich bekannten WIG- Aluminium-Schweißverfahrens mit HochfrequenzZün¬ dung. Es entsteht die Schweißnaht 5. Das Verschweißen erfolgt ebenfalls nachbearbeitungs- frei.

Nach diesem Arbeitsschritt werden die zweiten 50% der vorgeformten Halbschalen 6 zum Schließen der offenen Halbschalen 6 montiert, verspannt und wiederum im WIG-Aluminium-Schweißverfahren mittels Längsnähte zu einem geschlossenen Verteilerrohr 1 miteinander verschweißt. Die WIG-Brenner werden automatisch geführt. Der Einsatz von definierten Schweißströmen und Schweißgeschwinkdigkeiten sichern eine Längsnaht mit hoher Festigkeit und weitgehend nacharbeitungsfrei.

In einer Verteilerrohrendenbearbeitung 27 werden die nun je Wärmetauscher offenen vier Rohrenden der Verteilerrohre 1 mit einem definierten Innengewinde zur Aufnahme von handelsüblichen Anschlußbauteilen, wie Einschraubverschraubungen, bekannte Abmessungen oder für die Aufnahme von speziellen Armaturen versehen.

In einer sich nun anschließenden Eloxiereinrichtung 28 erfolgt eine abschließende elektrochemische Behandlung, ein Eloxieren nach dem Schwefelsäureverfahren, des an allen vier Rohrenden offenen Wärmetauschers. Diese Behandlung sichert innen wie außen eine hohe Kor¬ rosionsbeständigkeit und eine nicht unwesentliche weitere Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit. Das bei einem Eloxierverfahren mögliche Einfärben gestattet auf diesem wirtschaftlichen Wege eine weit gestaffelte Farbgebung. Die jetzt vorliegende Oberflächengüte ge¬ nügt höchsten Ansprüchen und schafft damit Vorausset- zung für die vielfältigsten Anwendungsmöglichkeiten.

Figur 6 und Figur 8 zeigen das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrwandung 40 mit einem Rohrende 41. In Figur 6 wird die Herstellung eines zylindrischen Durchzuges 8 dargestellt. Zur Führung eines Fließbohrers 10 wird ein Formgesenk 9 angeordnet. Das Formgesenk 9 besteht aus einem oberen Gesenkteil 11 und einem unteren Gesenkteil 12. Die Höhe des unteren Gesenkteileε 12 bestimmt die Ausbildung des zylindrischen Durchzuges 8 im Rohrinneren. Eine im oberen Bereich des unteren Gesenkteileε 12 angeordnete Abscherbuchse 33 verhindert

die Entstehung eines Grates im Randgebiet des zylindrischen Durchzuges. Ein eindringender Fließbohrer 10 drückt das Material in die dafür vorgesehene Form des oberen Gesenkteiles 11 und des unteren Gesenkteileε 12, wobei hier eine seitliche Auswölbung deε Materials ohne weiteres möglich iεt, jedoch die Ausdehnung des zylindrischen Durchzuges 8 ins Rohrinnere auf ein bestimmtes Maß beschränkt wird. Durch Ovaldrücken der Rohrwandung 40 läßt sich daε untere Geεenkteil 12 ohne weitereε auε dem Rohr herausziehen.

Im Ergebnis dieses Verfahrensschrittes entsteht ein zylindrischer Durchzug 8 in einer Rohrwandung 40 gemäß Figur 7.

Im nächsten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt gemäß Figur 8 wird in das Rohr ein Aufbordelwerkzeug 30 eingeführt. Daε Aufbordelwerkzeug besteht auε zwei Teilen, nämlich dem Aufbördelkonuε 31 und dem Gegenla- ger 32, die beide an alε schiefe Ebene ausgebildeten Gleitflächen im Rohr axial verεchiebbar angeordnet εind. Durch Rein-und Rauεεchieben deε Gegenlagerε 32 kann die Arbeitshöhe des Aufbördelkonusses 31 verändert werden. Beim Einführen des Aufbordelwerkzeuges 30 wird zuerεt der Aufbördelkonus 31 eingeführt und anschließend das Gegenlager 32. Beim Einführen des Gegenlagerε 32 wird aufgrund der Wirkung der schiefen Ebene das Gegenlager 32 gegen den Aufbördelkonus 31 geduckt und der Aufbördelkonus 31 wird in den zylindri- sehen Durchzug 8 bis zur gewünschten Arbeitshöhe einge¬ führt. Eine Preßeinrichtung 37 drückt das Rohrende 41 in den zylindrischen Durchzug 8, so daß eine Aufbordelung des unteren Randeε deε Rohrendes 41 erfolgt .

Sollte ein Eloxierverfahren zur Oberflächenvergütung dieser Rohrverbindung stattfinden, ist es erfindungεgemäß sehr vorteilhaft, daß Rohrende 41 im Bereich der Länge des zylindrischen Durchzuges 8 mit einer Suspenεion aus Erdalkalioxiden zu behandeln. Hierbei hat sich insbesondere Calciumoxid bewährt. Der sich hier anschließende Temperprozeß bei ca. 200 °C bewirkt eine Verbesεerung der Stabilität und der Dichtheit und neutralisiert gleichzeitig die beim Eloxierverfahren auftretende Schwefelsäure in dieεem Bereich.

In Figur 9 ist ein aufgebördeltes Rohrende 41 im zylindrischen Durchzug 8 einer Rohrwandung 40 dargestellt. Eine Bördelkante 43 ist um den Rand des zylindrischen Durchzuges 8 gedrückt.

Figur 10 zeigt die erfindungsgemäße Herstellung eines Wärmetauscherε auε Aluminium. Der Wärmetauεeher beεteht auε zwei Verteilerrohren 1 und mehreren Radiatorrohren 2. Die Verteilerrohre 1 werden in ein Druckprofil 38, daε hier alε ein Druckbalken 35 auεgebildet ist, eingelegt. Die Radiatorrohre 2 sind beidseitig über ein konischeε Geεenk leicht eingezogen worden. Damit wird ein guteε "Einfädeln" der Rohre in die zylindrischen Durchzüge 8 erreicht. Die Radiatorrohre 2 werden an den Rohrenden 41 mit einer erdalkalioxidhaltigen Suspension durch Eintauchen behandelt. Anεchließend werden die Radiatorrohre 2 in geteilte Spannzangen 36 eingelegt, wobei die Teilung der Spannzangennuten identiεch mit der Teilung der zylindriεchen Durchzüge 8 ist. Durch Zusammenεpannen der Spannzangenhälften werden die Radiatorrohre 2 fixiert. Eine beidseitig angeordnete Preßeinrichtung, die beispielsweiεe als hydraulisches

System ausgebildet sein kann, drückt die in den Druckbalken 35 eingelegten Verteilerrohre 1 auf die Rohrenden 41 der Radiatorrohre 2. Hierbei ist auf daε richtige und vollεtändige "Einfädeln" der Rohrenden 41 in die zylindriεchen Durchzüge 8 genauestens zu achten. Ein weiteres Betätigen von Hydraulikstellzylinder des hydraulischen Preßεystems bewirkt nun ein Einpresεen der Radiatorrohre 2 in die zylindrischen Durchzüge 8. Nach Erreichen der Innenkante der zylindrischen Durchzüge 8 mit dem Rohrende 41 erfolgt durch die an dieser Stelle befindlichen Aufbördelkonusse 31 daε Aufbördeln der Rohrenden 41 auf beiden Seiten des Radiatorrohres 2. Damit ist eine stabile formschlüsεige und druckdichte Rohrverbindung erreicht. Die Spannzangen 36 verhindern ein Ausbiegen der Radiatorrohre 2 infolge der hohen Axialkräfte, die beim Preßvorgang entstehen. Beliebig viele und in unterεchiedlicher Breite angeordnete Spannzangen 36 geεtatten die Herstellung solcher Radiatorrohrregister in beliebiger Bauhöhe. Eventuell entεtehenden ovale Verformungen werden durch Querdrücken beseitig . Danach lasεen εich die Aufbördelwerkzeuge problemlos herausziehen. Die absolute Dichtheit dieser Rohrverbindungen wird durch ein anεchließendes Tempern erreicht. Dieseε Tempern beεeitigt jegliche Spaltbildung zwiεchen Radiatorrohr 2 und zylindriεchem Durchzug 8. Dieε ist von entεcheidender Bedeutung für die Vermeidung von Schwefelsäurespuren • beim anschließenden Veredeln der Oberfläche durch Eloxieren in jeder gewünschten Farbe.

Der Einsatz der nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Radiatorrohrregister ist in vielfältiger

Form möglich. Verbindet man die Rohrenden der Verteilerrohre 1 mit Rohrleitungen über Ventile und

Gewindestücke mit üblicher Verbindungεtechnik, so können diese alε Wärmetauscher für die vielfältigsten Zwecke eingesetzt werden, wie z. B. im Wohnungsbau, in gewerblichen und öffentlichen Gebäuden und bei Industrieanlagen. Mit Hilfe des Ultraschweißverfahrenε könne ondulierte Aluminiumblechstreifen befestigt werden, die die wirksame Wärmeaustauscherfläche weiter vergrößern. Damit können solche Bauteile auch wirtschaftlich als Kühlflächen eingesetzt werden oder auch im Wechsel betrieben werden. Durch die Oberflächengüte durch die Eloxalqualität - innen wie außen möglich - können diese Bauteile auch im aggreεsiven Bereich von Medien und auch im Schwitzwasserbereich eingesetzt werden. Das geringe Eigengewicht geεtattet die Herstellung dieser Wärmetauscher in nahezu beliebiger Größe. Auch tranεportable Geräte εind realisierbar.

Die wirtschaftliche Herstellung von attraktiven Zäunen ist ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.

Bezugszeichenliste

Verteilerrohr 25 Registerrohrverschweißung

Radiatorrohr 26 Verteilerrohrver- konvexseitiger Kragen εchweißung konkavseitiger Kragen 27 Verteilerrohrenden-

Schweißnaht bearbeitung

Halbschale 28 Eloxiereinrichtung

Halbschalenwandung 30 Aufbordelwerkzeug zylindrischer Durchzug 31 Gegenlager

Formgesenk 33 Abεcherbuchse

Fließbohrer 34 Arretier- und Fuhrungs- oberes Gesenkteil einrichtung untereε Gesenkteil 35 Druckbalken konvexseitige Form 36 Spannzange konkavseitige Form 37 Preßeinrichtung

Heizvorrichtung 38 Druckprofil

Halbschalenformung 40 Rohrwandung

Halbschalenablängein- 41 Rohrende richtung 42 Gleitfläche

Heizvorrichtung 43 Bördelkante

Fließbohreinrichtung