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DE2332055A1 - Hohlkoerper mit komplizierter beg - Google Patents

Hohlkoerper mit komplizierter beg

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Publication number
DE2332055A1
DE2332055A1 DE2332055A DE2332055A DE2332055A1 DE 2332055 A1 DE2332055 A1 DE 2332055A1 DE 2332055 A DE2332055 A DE 2332055A DE 2332055 A DE2332055 A DE 2332055A DE 2332055 A1 DE2332055 A1 DE 2332055A1
Authority
DE
Germany
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mold
solid material
solidified
tubes
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2332055A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Taylor Holmes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Serck Industries Ltd
Original Assignee
Serck Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Serck Industries Ltd filed Critical Serck Industries Ltd
Publication of DE2332055A1 publication Critical patent/DE2332055A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

Düsseldorf, den 22. 6. 1973 PL/Ja Reg.-Nr. 2386/87
SERCK INDUSTRIES LIMITED
Warwick Road, Birmingham /ENGLAND
Hohlkörper mit komplizierter Beschaffenheit im Innern, insbesondere Wärmeaustauscher, und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Hohlkörper mit komplizierter innerer Beschaffenheit, insbesondere auf Wärmeaustauscher, und auf Verfahren zu deren Herstellung.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern mit komplizierter innerer Beschaffenheit dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein entfernbarer Kern und ein fließfähiges , erstarrbares Material in eine erste Form eingebracht werden, daß dann das Material zur Erstarrung gebracht und das geformte, feste Material sowie wenigstens ein Kern der ersten Form entnommen werden, woraufhin der Kern von dem geformten, festen Material getrennt und letzteres in eine zweite Form eingesetzt wird, die die äußere Form des Hohlkörpers bestimmt, und daß dann ein festwerdendes Material in die zweite Form gefüllt wird, daß den vorher von dem Kern eingenommenen Hohlraum ausfüllt und die äußere Form annimmt, daß dann die Verfestigung des festwerdenden Materials er-
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folgt, woraufhin das verfestigte Material und das feste Material aus der zweiten Form entfernt werden, und daß zuletzt das feste Material von dem verfestigten Material derart getrennt wird, daß der Hohlkörper zurückbleibt, der von dem hohlen, verfestigten Material gebildet wird.
Den genannten, wenigstens einfach vorgesehenen Kern kann man aus dem geformten Material durch Schmelzen, Auflösen oder Ablösen entfernen.
Das feste Material läßt sich von dem verfestigten Material ebenfalls durch Ablösung, Schmelzen oder Abtrennung entfernen .
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch vorübergehend in der ersten Form v/enigstens ein Teil abgestützt werden, welches in dem fertigen Hohlkörper verbleiben soll.
Dieses wenigstens eine Teil kann vorübergehend in der ersten Form mit Hilfe des wenigstens einen, entfernbaren Kerns abgestützt werden.
Weiterhin sieht die Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern vor, daß vorübergehend mehrere Rohre mittels wenigstens einer entfernbaren Rohrplatte abgestützt v/erden, und daß diese Anordnung wenigstens teilweise in eine erste Form eingebracht wird, die die Innenform wenigstens eines Hohlelementes des Wärmeaustauschers bildet, und daß fließfähiges, erstarrbares Material in die erste Form eingebracht wird, welches an der bzw. jeder Rohrplatte anliegt und die Innenform annimmt, und daß das erstarrbare Material durch seine Erstarrung zum festen Material die Rohre in ihrer Stellung hält, und daß dann die Rohranordnung und das feste Material der ersten Form entnommen werden, woraufhin die vorübergehende Rohrplatte bzw, die vorübergehenden Rohrplatten entfernt werden und wenig· stehs ein Teil der aus Rohren und festem Material bestehenden
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Anordnung in eine zweite Form eingesetzt werden, die die äußere Form des wenigstens einen Hohlelenentes des Wärmeaustauschers bestimmt, daß dann ein festwerdendes Material in die zweite Form gefüllt wird, das den vorher von der oder jeder vorübergehenden Rohrplatte eingenommenen Hohlraum ausfüllt und die äußere Form annimmt, daß dann die Verfestigung des festwerdenden Materials erfolgt, woraufhin die Rohranordnung, das verfestigte Material und das feste Material aus der zweiten Form entfernt werden, und daß zuletzt das festes Material von dem verfestigten Material derart getrennt wird, daß die Rohre von dem verfestigten Material abgestützt bleiben. Die genannten, ersten und zweiten Formen können insbesondere innere und äußere Formen eines Gehäuses sein,' welches die Rohre und/ oder einen Ausgleichsbehälter des vervollständigten Wärmeaustauschers umschließt.
Das Verfahren kann weiterhin das Einsetzen entfernbarer Prallplatten auf die Rohre beinhalten, bevor die Anordnung in die erste Form eingesetzt wird, sowie die Entfernung der Prallplatten, bevor die Anordnung in die zweite Form eingesetzt wird.
Vorzugsweise werden die entfernbaren Platten aus einem Material hergestellt, welches entweder durch einen Lösungsvorgang oder durch eine chemische Reaktion abgetrennt werden kann.
Zweckmäßig wird als geschmolzenes Material eine Legierung niedrigen Schmelzpunktes verwendet.
Zur Erfindung zählen auch Wärmeaustauscher mit den typischen Merkmalen, wie sie diese durch ein Verfahren gemäß einen der Merkmale der vorausgegangenen fünf Abschnitte erhalten.
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Als Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer ersten Form für die erfindungsgemäße Herstellung eines Viärmeaustauschers, wobei in der ersten Form ein abgestütztes Rohrbündel angeordnet ist,
Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie A-A der Fig.l und
Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie B-B der Fig. 1.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wärmeaustauscher besteht im wesentlichen aus einem Bündel beabstandeter , paralleler Rohre, die endseitig mittels Rohrplatten abgestützt sind und drei Prallplatten zwischen den Rohrplatten aufweisen sowie ein das Rohrbündel umgebendes Gehäuse, v/obei sich ein Ausgleichsbehälter an jedem Ende des Rohrbündels befindet.
Der vorstehend beschriebene VZärmeaustauscher wird bei dieser Ausführungsform in den nachstehenden Schritten hergestellt:
1. Entsprechend Fig. 1 wurde eine Anordnung von Rohren 5 mit Polystyrol-Rohrplatten 6 und 7 sowie mit Prallscheiben 8, 9 und 10 aus Metall in eine erste Form 11 eingesetzt. Die Form 11 besteht aus den beiden Teilen 12 und 13, die mit einem sie durchsetzenden Schlitz 14 genäß Fig. 2 zum Zwecke der Entleerung und Belüftung versehen sind. In den Formteilen 12 und 13 sind Aussparungen 15 vorgesehen, um Klemmen IC der Prallplatten ί , 9 und IO aufzunehmen. Weiterhin bildet die erste Form 11 die innere Form des Gehäuses
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und der Ausgleichsbehälter des vollständigen Wärmeaustauschers zusammen mit der inneren Form zusätzlicher Endansätze, die bei einem späteren Schritt des Verfahrens zur Festlegung in einer zweiten Form dienen.
2. Die erste Form 11 mit der aus Rohren und Platten be-· stehenden Anordnung wird mit einer bei niedriger Temperatur schmelzenden Legierung durch den Schlitz 14 gefüllt, wobei die Legierung aus Wismut, Blei, Zinn und Kadmium besteht und einen Schmelzpunkt von etwa 81 0C hat. Die geschmolzene Legierung füllt die Form 11 aus und umgibt dadurch die Platten 6, 7, 8, 9 und 10, während sie die Innenform des Gehäuses, der Ausgleichsbehälter und der Endanschlüsse annimmt.
3. Nach der Erstarrung der Legierung wird die aus Rohren und Platten 6,7,8,9 und IO bestehende Anordnung zusammen mit der festen Legierung aus der ersten Form 11 herausgenommen. Das Gußstück wird dann von irgendwelchen Überzügen befreit und entgratet.
4. Die Anordnung wird nunmehr in ein Lösungsmittel eingetaucht, um die Polystyrol-Platten 6 und 7 abzulösen, und anschließend gereinigt und getrocknet.
5. Die sich ergebende Anordnung wird sodann in eine zweite Form eingesetzt, welche die Gestalt einer Einspritzforn besitzt, die die äußere Form des Gehäuses und der Ausgleichsbehälter des vollständigen Wärmeaustauschers bestimmt. Nunmehr werden alle notwendigen einschraubbarcn Einsätze und dergleichen in die Form eingebracht; je nach Gestalt des V7ärmeaustauschers können zusätzliche Angüsse und Einsätze zv/ischen .Aufprallstellungen erforderlich sein, um eine leichte Entfernung der bei niedriger Temperatur schmelzenden Legierung zu ermöglichen.
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6. Die zweite Form wird bei einer Temperatur von 20 bis 30 0C gehalten; flüssiges Arylon T wird bei 265 0C in die zweite Form derart eingespritzt, daß der Hohlraum, der durch die entfernten Rohrplatten 6 und 7 entstanden ist, ausgefüllt wird und die äußere Form des Gehäuses und der Ausgleichsbehälter angenommen wird.
Nach der Erstarrung des Arylon T, bei welchem Material es sich um einen thermoplastischen Kunststoff handelt, wird der Formling aus der zweiten Form herausgenommen; die eingeschraubten Einsätze sowie die überzüge werden entfernt und das Formstück entgratet. In diesem Fall hat der Wärmeaustauscher eine Länge von 27,5 cm, einen inneren Durchmesser von 7,5 cm und eine Gehäusedicke zwischen O,63 bis 1,3 cm.
7. Die gegossene Anordnung wird sodann in ein Wasserbad gestellt, um die bei niedriger Temperatur schmelzende Legierung auszuschrnelzen. Dabei wird der Wärmeaustauscher derart ausgerichtet, daß eine vollständige Entfernung der Legierung gewährleistet ist.
Es ist von Vorteil, daß die bei niedriger Temperatur schmelzende Legierung während des Einsnritzens bei der Formgebung wegen der großen thermischen Masse und deren leitfähigkeit nicht schmilzt; die letzteren Merkmale gewährleisten, daß die Legierung nicht auf ihre Schmelztemperatur erhitzt wird, während die verhältnismäßig schnelle Einspritzung durchgeführt wird.
Die bei niedriger Temperatur schmelzende Legierung findet deshalb Verwendung, v/eil sie im Wasserbad geschmolzen werden kann. Als diese Legierung kann auch das bekannte Rose'sehe Metall mit einem Schmelzpunkt von etwa 99 °Γ bei Verwendung
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von Polypropylen anstelle von Ärylon T verwendet werden. Auch kann eine eutektische Wismut/Blei-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 124 C wahlweise in Verbindung mit bei verhältnismäßig hoher Temperatur schmelzenden Kunststoffen,, v/ie Arylon T, verwendet werden. Die zuerstgenannte Legierung läßt sich gleichfalls in Verbindung mit Polypropylen anstelle von Arylon T verwenden.
Maßgeblich für die Wahl geeigneter Materialien ist letztlich die Masse des herzustellenden Wärmeaustauschers.
In Abhängigkeit vom Schmelzpunkt des festen Materials, welches entfernt v/erden muß, kann man die geformte Anordnung auch in einen erhitzten Ofen oder in ein Flüssigkeitsbad bringen.
Wahlweise läßt sich die Art des festen Materials derart wählen, daß es durch Lösung und/oder Abtrennverfahren entfernt wird.
Anstelle der Rohrplatten aus Polystyrol können auch Rohrplatten aus Karton vorgesehen v/erden, die später in warmer alkalischer Lösung entfernt werden.
In Abwandlung des obonbeschriebenen Verfahrens ist die erste Form so ausgeführt, daß sie lediglich die Innenform des Gehäuses des Wärmeaustauschers und nicht die Innenform der Kopfstücke festlegt. Gleichfalls wird die zweite Form so ausgeführt, daß sie die äußere Form lediglich des Gehäuses ohne die Kopfstücke festlegt. Die Kopfstücke werden in diesem Falle in einem nachträglichen Γ-earbeitunqsvorgang angebracht.
In weiterer Abwandlung der Erfindung sind die ersten und zweiten Formen so ausgeführt, daß sie lediglich ein Ausgießen
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— ο —
der Kopfstücke und der Rohrplatten ermöglichen, während das Gehäuse in einen späteren Arbeitsgang zugefügt wird.
Auch kann man Prallplatten verwenden, die wie die Rohrplatten gelöst oder chemisch abgetrennt werden, so daß ein zusätzlicher Arbeitsgang, zur Herstellung der getrennten Prallplatten nicht notwendig ist.
Bei der zuerstbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind die dargestellten Prallplatten 8, 9 und 10 für einen Radialstrom-Wärmeaustauscher mit scheiben- und ringförmigen Prallplatten vorgesehen. Die scheibenförmigen Prallplatten sind stellenweise mit Ösen versehen, die im Gehäuse während des Einspritzvorganges eingebettet sind. Man kann diese ösen aber auch entbehren und eine übliche Methode zur Befestigung der Prallplatten vorsehen, wobei Abstandsrohre an geeigneten Stellen der Prallplatten vorgesehen werden. Gleichfalls lassen sich aus Kunststoff hergestellte Prallplatten vorsehen, wobei als Kunststoff Arylon T Verwendung finden kann; in diesem Falle können die Rohre durch stellenweise im Gehäuse während des Einspritzvorganges angelötete Ösen gehalten werden. Anstelle der genannten ösen lassen sich Prallscheiben aus Metall unter Verwendung von Abstandsrohren verwenden, die ebenfalls mit den Rohren dadurch verbunden werden, daß man die Legierung n.it niedrigem Schmelzpunkt eine Lötverbindung zwischen den Rohren und den Prallplatten eingehen läßt. Ähnliche Techniken können für die D-förmigen Prallplatten vorgesehen werden.
Weiterhin lassen sich Wärmeaustauscher mit Leitflächen zwischen den Prallplatten herstellen. Die Tjeitflachen werden hierbei in ihrer Stellung festgehalten und mittels einer bei niedriger Temperatur schmelzenden Legierung, wie beispielsweise einem Lötmetall, zum Zwecke der Herstellung eines Wärmeaustauschers mit den Rohren in der gleichen Weise verbunden, wie es vorstehend für die Befestigung der
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Prallplatten aus Metall beschrieben wurde.
Die Rohre können, abweichend von den zeichnerisch wiedergegebenen kreisförmigen Querschnitten, auch jeden anderen beliebigen Querschnitt haben und mit zusätzlichen Kühlflächen sowohl innen als auch außen versehen sein.
Weiterhin ist es möglich, Metall oder anderes verstärkendes Material während des F.inspritzvorganges zu verwenden.
Bei einer v/ahlweisen Ausführungsform werden die Rohre und Prallplatten in den aus einer Legierung mit niedrigschmelzender Temperatur hergestellten Block unter Verwendung von Blindrohrplatten gegossen, die derart angeordnet werden, daß kurze Rohrabschnitte endseitig aus dem aus einer Legierung mit niedrigem SchmelzpunktStehenden Block vorstehen. Wenn dieses Gußstück dann beim Einspritzgießwerkzeug Verwendung findet, werden zwei weitere Endgußstücke aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt benötigt, um die Innenform der Ausgleichsbehälter festzulegen. Hierbei wird auf die britische Patentanmeldung 46 640/70 Bezug genommen . ·
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in gleicher Weise "fur die Herstellung von Hohlkörpern mit komplizierter innerer Gestalt anwendbar, wie z.B. für Röhrenkörper, in welchem Falle es nicht möglich ist, die Gegenstände leicht mittels üblicher Formgebungsverfahren herzustellen.
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Claims (21)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern mit komplizierter Beschaffenheit im Innern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein entfernbarer Kern und ein fließfähiges, erstarrbares Material in eine erste Form eingebracht werden, daß dann das Material zur Erstarrung gebracht und das geformte, feste Material sowie v/enigstens ein Kern der ersten Form entnommen werden, woraufhin der Kern von dem geformten, festen Material getrennt und letzteres in eine zweite Form eingesetzt wird, die die äußere Form des Hohlkörpers bestimmt, und daß dann ein festwerdendes Material in die zweite Form gefüllt wird, daß den vorher von dem Kern eingenommenen Hohlraum ausfüllt und die äußere Form annimmt, daß dann die Verfestigung des festwerdenden Materials erfolgt, woraufhin das verfestigte Material und das feste Material aus der zweiten Form entfernt werden, und daß zuletzt das feste Material von dem verfestigten Material derart getrennt wird, daß der Hohlkörper zurückbleibt, der von dem hohlen, verfestigten Material gebildet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kern aus dem geformten Material durch Ablösung entfernt v/ird,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kern aus dem geformten Material durch Schmelzen oder Auflösen entfernt wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das feste Material durch Schmelzen entfernt wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das feste Material durch Auflösung entfernt wird.
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    β,
    - 11
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das feste Material vom verfestigten Material durch Ablösung entfernt wird.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß vorübergehend in der ersten Form wenigstens ein Teil abgestützt wird, welches im fertigen Hohlkörper verbleibt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte eine Teil in der ersten Form vorübergehend mit Hilfe eines entfernbaren Kernes abgestützt wird.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen von Wärmeaustauschern, dadurch ge kennzeichnet, daß vorübergehend mehrere Rohre mittels wenigstens einer entfernbaren Rohrplatte abgestützt werden, und daß diese Anordnung wenigstens teilweise in eine erste Form eingebracht wird, die die Innenform wenigstens eines Hohlelementes des Wärmeaustauschers bildet, und daß ein fließfähiges, erstarrbares Material in die erste Form eingebracht wird, welches an der bzw. jeder Rohrplatte anliegt und die Innenform annimmt, und daß das erstarrbare Material durch seine Erstarrung zum festen Material die Rohre in ihrer Stellung hält, und daß dann die Rohranordnung und das feste Material der ersten Form entnommen werden, woraufhin die vorübergehende Rohrplatte bzw. die vorübergehenden Rohrplatten entfernt werden und wenigstens ein Teil der aus Rohren und festem Material bestehenden Anordnung in eine zweite Form eingesetzt v/erden, die die äußere Form des wenigstens einen Hohlelementes des Wärmeaustauschers bestimmt, daß dann ein festwerdendes Material in die zweite Form gefüllt wird, das den vorher von der oder jeder vorübergehenden Rohrplatte eingenommenen Hohlraum ausfüllt und die äußere Form' annimmt, daß dann die Verfestigung des festwerdenden Materials erfolgt, v;oraufhin die Rohranordnung, das verfestigte Material und das feste
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    Material aus der zweiten Form entfernt werden, und daß zuletzt das feste Material von den verfestigten Material derart getrennt wird, daß die Rohre von dem verfestigten Material abgestützt bleiben
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material vom verfestigten Material durch Schmelzen
    entfernt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material vom verfestigten Material durch Lösung entfernt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
    das feste Material vom verfestigten Material durch Ablösung entfernt wird.
  13. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten und zweiten Formen die innere und äußere Gestalt eines die Rohre umgebenden Gehäuses festlegen .
  14. 14. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten und zweiten Formen die innere und äußere Gestalt wenigstens eines Ausgleichsbehälters des fertigen Wärmeaustauschers festlegen.
  15. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß die ersten und zweiten Formen die inneren und
    äußeren Gestalten eines Gehäuses festlegen, welches die
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    Röhren sowie wenigstens einen Ausqleichsbehälter des vollständigen Wärmeaustauschers umschließt.
  16. 16. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Röhren mit entfernbaren Prallplatten versehen werden, bev©r die Anordnung in die erste Form eingesetzt wird, und daß die entfernbaren Prallplatten entfernt werden,' bevor die Anordnung in die zweite Form eingesetzt wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernbaren Prallplatten aus einem Material bestehen, welches mit Hilfe eines Lösungsmittels oder durch eine chemische Reaktion abgelöst werden kann.
  18. 18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis Π,dadurch gekennzeich net, daß das fließfähige, erstarrbare Material in geschmolzenem Zustand in die erste Form gefüllt wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige, erstarrbare Material eine Legierung ist.
  20. 20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichr net, daß das festwerdende Material in geschmolzenem Zustand in die zweite Form eingebracht wird.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das festwerdende. Material ein thermoplastischer Kunststoff ist.
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DE2332055A 1972-06-28 1973-06-23 Hohlkoerper mit komplizierter beg Pending DE2332055A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3024472A GB1390379A (en) 1972-06-28 1972-06-28 Method of manufacturing hollow articles eg heat exchangers

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Publication Number Publication Date
DE2332055A1 true DE2332055A1 (de) 1974-01-17

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ID=10304579

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JP (1) JPS4943830A (de)
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