DE2427580C3

DE2427580C3 - Method of manufacturing a heat exchanger consisting of parallel tubes and radiating plates

Info

Publication number: DE2427580C3
Application number: DE19742427580
Authority: DE
Inventors: Guy; Serriere Jean-Luc; Pont-a-Mousson Pompidor (Frankreich)
Original assignee: Pont-A-Mousson S.A., Nancy (Frankreich)
Priority date: 1973-06-08
Filing date: 1974-06-07
Publication date: 1977-04-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines aus parallelen Rohren und Abstrahlplatten bestehenden Wärmetauschers.The invention relates to a method for manufacturing one from parallel tubes and radiating plates existing heat exchanger.

In der DL-PS 5 001 ist ein Verfahren zum Verbinden von Teilen aus bei normaler Temperatur harten, thermoplastischen Kunststoffen aus gleichen oder verschiedenen Werkstoffen durch Schrumpfsitz beschrieben, bei dem der Kunststoff zunächst durch irgendein Verfahren der Formgebung in die Form gebracht wird, die er später haben soll. Beim dort beschriebenen Verfahren wird für den Fall, daß der Teil aus Kunststoff besteht und einen Abschnitt umfaßt, der in eine Passung eines anderen Teiles eingeschoben werden soll, dieser Abschnitt kleiner gehalten. Beim dortigen Verfahren läßt sicri die Passung durch Dehnen oder Stauchen ve-indem, so daß dort offensichtlich vorgesehen ist, daß nur ein Teil des Kunststoffgegen-Standes erwärmt, gestreckt und anschließend abgekühlt wird. Der Kunststoffgegenstand soll beim dort beschriebenen Verfahren nach der Wiedererwärmung seine ihm durch Verformung gegebene Gestalt wieder einnehmen. Insbesondere wird bei einer nach der DL-PS 5 001 hergestellten Anordnung eine feste Verbindung zwischen den Rohrteilen erzielt.DL-PS 5 001 describes a process for joining parts made of hard, normal temperature thermoplastics made of the same or different materials described by shrink fit, in which the plastic is first formed into the mold by some method of shaping which he should have later. In the method described there, in the event that the part is made of plastic and includes a portion which is inserted into a fit of another part should be kept this section smaller. In the process there, sicri allows the fit by stretching or upsetting by, so that there is obviously provided that only a part of the plastic object heated, stretched and then cooled. The plastic object is to be described there Process after rewarming to resume its shape given by deformation. In particular, in an arrangement produced according to DL-PS 5 001, a fixed connection between achieved the pipe parts.

Ferner ist es aus der DT-AS 12 91 108 bekannt, bei einem Verfahren zur Herstellung von Verbindungen von Rohren oder Schläuchen aus hochmolekularen Stoffen vernetztes Polyäthylen zu verwenden.It is also known from DT-AS 12 91 108 in a method for producing connections to use polyethylene crosslinked from pipes or hoses made of high molecular weight substances.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers anzugeben, mit dem sich Wärmetauscher einfach und schnell herstellenThe object of the invention is to provide a method for Specify the manufacture of a heat exchanger with which heat exchangers can be produced quickly and easily

lassen.leave.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß mehrere parallel in einer Ebene liegende Rohre aus Kunststoff gleichzeitig extrudiert werden, anschließend der Durchmesser der Rohre in koaxial am Ausgang des Extruders liegenden Ziehdüsen verringert wird, wobei die Temperatur der Rohre beim Eintritt m die Ziehdüsen nahe dem Erweichungspunkt des thermoplasti:£hen Materials liegt, daß die Rohre nach dem Verlassen der Ziehdüse abgeschreckt, danach zwei Metaliabstrahlpiattcn von entgegengesetzten Seiten an die Rohre angelegt werden, die derart geformt werden, daß sie die Rohre jeweils halbseitig umschließen und zwischen den Rohren aneinander liegen, daß die Abstrahlplatten zwischen den Rohren verbunden und anschließend der Wärmetauscher auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt des RohrmateriaJs erwärmt wird.The solution according to the invention consists in that several plastic tubes lying parallel in one plane are extruded at the same time, then the diameter of the tubes is reduced in the drawing nozzles located coaxially at the exit of the extruder, the temperature of the tubes at the entry m the drawing nozzles close to the softening point of the thermoplastic material is that the pipes are quenched after leaving the drawing nozzle, then two Metaliabstrahlpiattcn are applied to the pipes from opposite sides, which are shaped in such a way that they each surround the pipes on one side and lie against one another between the pipes so that the Radiating plates are connected between the tubes and the heat exchanger is then heated to a temperature close to the softening point of the tube material.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Abstrahlplatten vor der Erwärmung des Wärmetauschers a'if die Temperatur nahe dem Erweichungspunkt des Kunststoffes in den zwischen den Rohren aneinanderliegenden Flächen reliefartig verformt.In a further embodiment of the invention, the radiation plates are before the heating of the heat exchanger a'if the temperature close to the softening point of the plastic in the between the tubes adjacent surfaces deformed in relief.

Besonders vorteilhaft isi es. wenn die Abstrahlplatten durch Verschweißen oder durch Verkleben miteinander verbunden werden.It is particularly advantageous. if the radiating panels be connected to one another by welding or gluing.

Zweckmäßigerweise besteht das Rohrmaterial beim erfindungsgemäßen Verfahren aus vernetztem Polyäthylen. The pipe material expediently consists of crosslinked polyethylene in the process according to the invention.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei den danach hergestellten Wärmetauschern die dabei verwendeten Rohre sofort nach dem Extrudieren gezogen, abgekühlt und wieder erwärmt werden, was eine schnelle, kontinuierliche und wirtschaftliche Herstellung von Wärmetauschern ermöglicht.With the method according to the invention is achieved in an advantageous manner that afterwards Manufactured heat exchangers, the tubes used are drawn immediately after extrusion, cooled and reheated, resulting in a fast, continuous and economical manufacture of Allows heat exchangers.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei den danach hergestellten Wärmetauschern keine zusätzlichen ^werbindungsschritte für die Befestigung zwischen den Rohren und den Abstrahlplatteii erforderlich sind.A further advantage of the process according to the invention is that in the manufactured heat exchangers after Getting Connected no additional steps are required ^w for attachment between the pipes and the Abstrahlplatteii.

In der Beschreibung wird anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert. Es zeigt In the description, the invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments. It shows

Fig. 1 einen ausschnittweisen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmetauschers:Fig. 1 is a partial cross section through a first embodiment of a heat exchanger produced by the method according to the invention:

Fig.2 eine ausschnittweise Seitenansicht des Wärmetauschers nach Fig. 1;2 shows a partial side view of the heat exchanger according to Fig. 1;

Fig.3 eine schematische Darstellung im Schnitt zur Erläuterung eines ersten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens;3 shows a schematic representation in section for Explanation of a first method step of the method according to the invention;

F i g. 4 einen Schnitt durch ein in F i g. 3 dargestelltes Detail in vergrößerter Darstellung undF i g. 4 shows a section through one in FIG. 3 shown detail in an enlarged view and

Fig.5 eine schematische Darstellung weiterer Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.5 shows a schematic representation of further process steps of the method according to the invention.

Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Wärmetauscher weist ein Bündel aus parallelen Rohren 1 auf, wobei diese Rohre sämtlich in der gleichen Ebene angeordnet sind. Zwei metallische Abstrahlplatten 5* und 5* sind von der einen und der anderen Seite der Form der Rohre 1 folgend aufgebracht und in Zonen 6 miteinander verbunden, welche die Rohre 1 trennen. Um denThe in F i g. 1 and 2 shown heat exchanger has a bundle of parallel tubes 1, these Pipes are all arranged in the same plane. Two metallic radiating plates 5 * and 5 * are from the one and the other side of the shape of the tubes 1 applied following and in zones 6 with each other connected, which separate the tubes 1. To the

Wirkungsgrad bzw. die Wirksamkeit des Wärmelauschers zu verbessern, sind in regelmäßigen Abständen in den Zonen 6 gezogene bzw. gepreßte Reliefs 7 vorgesehen. Ein derartiger Wärmetauscher wird nach einem Verfahren hergestellt, das im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 5 erläutert werden soll.Efficiency or the effectiveness of the heat exchanger to improve, are drawn or pressed reliefs 7 in the zones 6 at regular intervals intended. Such a heat exchanger is produced by a process which is described below under Reference to FIG. 3 to 5 should be explained.

Wie aus Fig.3 ersichtlich, verlassen die Rohre 1 einen Extruder £ wie er in der FR-PS 15 38 988 beschrieben ist, im vernetzten Zustand mit einem Durchmesser cP und einer Temperatur in der Größen-Ordnung von 180⁰C bis 230"C. Die Rohre treten dann waagerecht in Ziehdüsen 8 ein, die koavial zur Austrittsöffnung des Extruders £ angeordnet sind, und gelangen anschließend in eine Kühlwanne 9. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung des Extruders E und der Eintrittsöffnung der Ziehdüsen 8 ist so bemessen, daß jedes Rohr 1 beim Eintritt in die entsprechende Ziehdüse eine Temperatur zwischen 120' C und 150⁰C hat, die nahe beim Schmelzpunkt der Kristallite des die Rohre I bildenden verneizfen Polyäthylens liegt. Dies ist die Temperatur nahe dem Erweichungspunkt des Materials, bei der das Material von seiner transparenten Erscheinungsform bei höheren Temperaturen zu seiner milchigen Erscheinungsform bei niedrigeren Temperaturen übergeht. Wie deutlicher aus F i g. 4 ersichtlich ist, weist die Ziehdüse 8 eine konische Schrägfläche 8a auf. deren größter Durchmesser größer als der Durchmesser ώ ist und die in einen zylindrischen Abschnitt to mit einem Durchmesser d² übergeht, der kleiner als cP ist. Auf diese Weise wurden die Rohre I eingeschnürt und ihr Durchmesser wird von d auf d¹ gebracht, wodurch Spannungen in der Polyäthylenmasse erzeugt werden.As can be seen from FIG. 3, the tubes 1 leave an extruder as described in FR-PS 15 38 988, in the crosslinked state with a diameter cP and a temperature of the order of 180 ^° C. to 230 ° C. The tubes then enter horizontally into drawing nozzles 8, which are arranged coavially to the outlet opening of the extruder E , and then pass into a cooling trough 9. The distance between the outlet opening of the extruder E and the inlet opening of the drawing nozzles 8 is dimensioned so that each tube 1 on entering the corresponding drawing die to a temperature between 120 'C and 150 ⁰ C is the melting point of the crystallites of lies, the tubes I forming verneizfen polyethylene that are close. This is the temperature near the softening point of the material, wherein the material from its transparent appearance at higher temperatures changes to its milky appearance at lower temperatures e drawing nozzle 8 has a conical inclined surface 8a. whose largest diameter is greater than the diameter ώ and which merges into a cylindrical section to with a diameter d ² which is smaller than cP . In this way, the tubes I were constricted and their diameter is brought from d to d ¹ , whereby stresses are generated in the polyethylene mass.

Die Kühlwanne 9 weist für jedes Rohr eine von der entsprechenden Ziehdüse gebildete Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung 11 auf. über der eine elastische Membran 12 befestigt ist, die in der Achse der Ziehdüse 8 eine Öffnung 12 mit einem kleineren Durchmesser als <P aufweist. Ferner ist die Kühlwanne mit einer Wasserzufuhrleitung 14 in der Nähe einer Austrittsöffnung Il der Kühlwanne 9 sowie einem Überlaufrohr 15 versehen, das in der Nähe einer Ziehdüse 8 angeordnet ist. Auf diese Weise kann in der Kühlwanne 9 ein kontinuierlicher Wasserstrom mit Umgebungstemperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 15°C bis 20^eC. entgegen zur Verschiebungsrichtung der Rohre I umlaufen. Somi? wird jedes Rohr beim Austritt aus der entsprechenden Ziehdüse 8 mit einem Durchmesser cP abgekühlt, wodurch die zuvor in der Polyälhylcnmasse erzeugten Spannungen »eingefroren« werden. Dadurch behält jedes Rohr den Durchmesser cP und tritt aus der Kühlwanne 9 durch die öffnung 13 der entsprechenden elastischen Membran 12 aus, die aufgrund der Tatsache, daß der Durchmesser der öffnung kleiner als der Durchmesser des Rohres ist, für Dichtigkeit sorgt.The cooling trough 9 has an inlet opening formed by the corresponding drawing nozzle and an outlet opening 11 for each tube. Above which an elastic membrane 12 is attached, which has an opening 12 with a smaller diameter than <P in the axis of the drawing nozzle 8. Furthermore, the cooling trough is provided with a water supply line 14 in the vicinity of an outlet opening II of the cooling trough 9 and an overflow pipe 15 which is arranged in the vicinity of a drawing nozzle 8. In this manner, in the cooling tub 9 of the tubes I can be a continuous stream of water at ambient temperature, for example in the order of 15 ° C to 20 ^e C. contrary to the direction of orbit. Somi? Each tube is cooled with a diameter cP as it emerges from the corresponding drawing nozzle 8, as a result of which the stresses previously generated in the polyethylene compound are "frozen". As a result, each tube retains the diameter cP and emerges from the cooling trough 9 through the opening 13 of the corresponding elastic membrane 12, which ensures tightness due to the fact that the diameter of the opening is smaller than the diameter of the tube.

F i g. 5 zeigt schematisch die im folgenden beschriebenen Verfahrensschritte, mit denen ein Wärmetauscher nach F i g. 1 und 2 hergestellt wird. Die Rohre 1 laufen nacheinander durch eine Züfuhrstation A für die Abstrahlplatten, eine Formstation B und eine Heizstation C. Die zwei Abstrahlplatten 5^a und 5^b, die eine Dicke von einigen Zehntelmillimetern haben, nähern sich der Zufuhrstation A parallel zu den Rohren 1 im gleichen Abstand oberhalb und unterhalb der Rohre. Jede Platte läuft über zwei aufeinanderfolgende Rollen 16^J. 17^a bzw. 16*. 17*. die die Platten in Kontakt mit den oberen bzw. unteren Mantellinien der Rohre 1 bringen. In der unmittelbar folgenden Formstation ßwerden die Abstrahlplatten 5^a und 5⁶ von beiden Seiten in Kontakt mit den Rohren 1 und in den die Rohre trennenden Zonen 6 in Kontakt miteinander gebracht. Die Abstrahlplatten werden in den Zonen beispielsweise durch eine Schweißung oder durch Verkleben miteinander verbunden. Auf diese Weise werden die Rohre f leicht in Ausnehmungen eingeklemmt, die von zwei Halbzylindern gebildet werden, deren Durchmesser ungefähr gleich cP ist. Werkzeuge 18 und 19 mit geeigneter Form bilden dann die Reliefs 7 der Platten aus. Die Anordnung der Rohre und Platten entspricht dann der in F i g. 1 und 2 dargestellten Form.F i g. 5 shows schematically the method steps described below, with which a heat exchanger according to FIG. 1 and 2 is produced. The tubes 1 run one after the other through a feed station A for the radiation plates, a forming station B and a heating station C. The two radiation ^{plates 5 a} and 5 ^b , which have a thickness of a few tenths of a millimeter, approach the feed station A parallel to the tubes 1 in the same way Distance above and below the pipes. Each plate runs over two consecutive 16 ^J rollers. 17 ^a or 16 *. 17 *. which bring the plates into contact with the upper or lower surface lines of the tubes 1. In the immediately following forming station ß the radiation plates 5 ^a and 5 ^{6 are brought} into contact with the pipes 1 from both sides and in contact with one another in the zones 6 separating the pipes. The radiation plates are connected to one another in the zones, for example by welding or gluing. In this way , the tubes f are easily clamped in recesses formed by two semi-cylinders, the diameter of which is approximately equal to cP . Tools 18 and 19 with a suitable shape then form the reliefs 7 of the plates. The arrangement of the tubes and plates then corresponds to that in FIG. 1 and 2 shown form.

Die auf diese Weise zusammengesetzte Baugruppe aus den Rohren und den Platten läuft dann durch die Heizstation C, wo sie auf die genannte Temperatur nahe dem Schmelzpunkt der Kristallite gebracht wird, die gleichzeitig die Aktivierungstemperatur für die Wärmerückstellfähigkeit des die Rohre bildenden vernetzten Polyäthylens ist. Bei dieser Temperatur neigen die Rohre dazu, durch Freisetzung der während des Durchgangs der Rohre durch die Ziehdüsen 8 erzeugten Spannungen ihren ursprünglichen Durchmesser wieder anzunehmen. Auf diese Weise wird eine radiale Ausdehnung der Rohre 1 erzeugt, die um so größer ist, jt langer die Verweilzeit in der Heizstation Cisl. Da die zwei Abstrahlplatten 5'⁷ und 5^fc aneinander befestigt sind, erzeugt diese Ausdehnung eine Preßwirkung der Rohre zwischen den zwei Platten. Wenn die Baugruppe die Heizstation C verläßt und abkühlt, behalten die Rohre 1 den in der Heizstation C angenommenen Durchmesser. Die so hergestellte Baugruppe ist fest und dauerhaft.The assembly of the tubes and the plates assembled in this way then runs through the heating station C, where it is brought to the said temperature close to the melting point of the crystallites, which is at the same time the activation temperature for the heat resilience of the crosslinked polyethylene forming the tubes. At this temperature, the tubes tend to return to their original diameter by releasing the stresses generated during the passage of the tubes through the drawing nozzles 8. In this way, a radial expansion of the tubes 1 is produced which is greater the longer the dwell time in the heating station Cisl. Since the two radiating ^{plates 5 '7} and 5 ^fc are attached to each other, this expansion creates a pressing action of the tubes between the two plates. When the assembly leaves the heating station C and cools down, the tubes 1 retain the diameter assumed in the heating station C. The assembly produced in this way is firm and durable.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die betrachteten Rohre einen kreisförmigen Querschnitt. Selbstverständlich können die Rohre einen beliebigen Querschnitt, beispielsweise einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. In diesem Faille müssen die Rohre und der Wärmetauscher selbstverständlich an entsprechende Rohre angeschlossen werden, die korrespondierende Öffnungen aufweisen.In the exemplary embodiments described above, the tubes under consideration have a circular shape Cross-section. Of course, the tubes can have any cross-section, for example a polygonal one Have cross-section. In this case, the pipes and the heat exchanger must of course be switched on corresponding pipes are connected, which have corresponding openings.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a heat exchanger consisting of parallel tubes and Abstrabi plates, characterized in that several plastic tubes lying parallel in one plane are extruded at the same time, then the diameter of the tubes in drawing nozzles located coaxially at the exit of the extruder is reduced, the temperature being reduced of the tubes on entry into the drawing nozzles is close to the softening point of the thermoplastic material that the tubes are quenched after leaving the drawing nozzle, then two metal radiating plates are placed on the tubes from opposite sides, which are frozen in such a way that they each separate the tubes enclose one side and lie against each other between the tubes so that the radiating plates are connected between the tubes and the heat exchanger is then heated to a temperature close to the softening point of the Rohrmaierials.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation plates prior to heating of the heat exchanger to the temperature close to the softening point of the plastic in the surfaces lying against one another are deformed in relief between the tubes.

i. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the radiation plates are connected to one another by welding.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation plates by Gluing to be connected to each other.

5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pipe material is made of polythene consists.

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