-
Die
Erfindung betrifft eine Wellrippe für einen Wärmeübertrager
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen Wärmeübertrager
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4, ein Verfahren zur Herstellung
einer Wellrippe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 9.
-
Wellrippen
werden bei Wärmeübertragern mit Flachrohren als
Sekundärflächen bei der Wärmeübertragung
an Luft eingesetzt, z. B. bei Wärmeübertragern
für Kraftfahrzeuge wie Kühlmittelkühler
oder Heizkörper. Die Wellrippen weisen Rippenbögen (Wellenberge)
auf, mit welchen sie an den Flachrohren anliegen und vorzugsweise
mit diesen verlötet sind. Dies ergibt einen guten Wärmeübergang.
Zur Leistungssteigerung und Gewichtsreduzierung der Wärmeübertrager
versucht man, die Dicke der Rippen, d. h. die Blechstärke
so gering wie möglich zu dimensionieren, wodurch die Steifigkeit
der Rippenstruktur gemindert wird, was zu Verformungen, z. B. bei
Steinschlag und damit zu einer Leistungsminderung führen
kann. Man hat daher bereits vorgeschlagen, die Längskanten
der Wellrippen durch einen Falz, einen so genannten Rippenumschlag
zu verstärken.
-
Durch
das
Schweizer Patent Nr. 502 853 wurden
eine Wellrippe mit gefalzten Längskanten für einen
Wärmeübertrager sowie ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen Wellrippe bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird
ein Flachband einer Umformeinrichtung, umfassend drei Rollensätze,
zugeführt, durch welche die Längskanten des Flachbandes
nach innen umgeschlagen werden und somit einen Falz bilden. Anschließend
erfolgt in einem weiteren Rollensatz, den so genannten Wellrippenwalzen, die
Wellung des gefalzten Bandes zu einer Wellrippe. Die bekannte Wellrippe
wird bevorzugt für einen Kraftfahrzeugkühler,
einen Heizkörper oder einen Kondensator für eine
Klimaanlage eingesetzt. Der Rippenumschlag hat aufgrund seiner Materialdoppelung
den Nachteil, dass die Rippenbögen mit dem Umschlag auf
der Außenseite nicht gleichmäßig am Flachrohr
anliegen und daher schlecht verlöten. Man hat daher die
Rippen mit ihrem Falz über die Flachrohre hinausstehen
lassen, sodass sich eine gleichmäßige Anlage der
Rippenbögen ergibt. Nachteilig bei einem derartigen Rippenüberstand
ist, dass die Bautiefe des Rohr-Rippen-Systems sowie dessen Gewicht
zunehmen, wobei die Wärmeübertragungsleistung
nicht verbessert wird.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellrippe der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche die Herstellung eines kompakten
Blockes erlaubt. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager
der eingangs genannten Art mit geringem Gewicht und geringer Blocktiefe
bei hinreichender Rippensteifigkeit zu schaffen. Ferner ist es Aufgabe
der Erfindung ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung der
zuvor genannten Wellrippe bereitzustellen. Schließlich
ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens vorzuschlagen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird zunächst durch die Merkmale
des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte
Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen ergeben.
-
Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass der Falz, auch Rippenumschlag genannt, im Bereich
der Rippenbögen ausgeklinkt ist, d. h. der Falz weist im Bereich
der Rippenbögen Aussparungen auf. Damit wird der Vorteil
erzielt, dass die Rippenbögen, d. h. die Wellenkämme
der Wellrippe, über ihre ge samte Länge, von Längskante
zu Längskante, gleichmäßig an den Flachrohren
anliegen und somit gleichmäßig verlötet
werden können. Der Vorteil einer verstärkten Längskante,
d. h. einer versteiften Rippenstruktur bleibt dabei vollständig
erhalten. Gleichzeitig nimmt die Bautiefe des Rohr-Rippen-Systems
ab, da ein Rippenüberstand auf beiden Seiten des Blockes
entfällt.
-
Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Falz nach einer Seite
des Rippenbandes umgeschlagen und verläuft daher einerseits
auf der Außenseite der Rippenbögen und andererseits
auf der Innenseite der Rippenbögen. Die Ausklinkung des Falzes
erfolgt erfindungsgemäß nur auf der Außenseite,
d. h. bei jedem zweiten Rippenbogen. Bei den Rippenbögen
mit innen liegendem Falz ist keine Ausklinkung erforderlich. Die
Ausklinkung ist vorteilhaft als Rechteck ausgebildet, sodass der
Rippenbogen ohne Falz am Flachrohr anliegt und direkt mit der Außenwandung
des Flachrohres verlöten kann.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird auch durch einen Wärmeübertrager
mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 gelöst. Erfindungsgemäß weist
der Wärmeübertrager einen Block aus Flachrohren
und Wellrippen auf, welche nach den vorhergehenden Ansprüchen
ausgebildet sind, d. h. mit ausgeklinktem Falz im Bereich der Rippenbögen.
Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Wärmeübertrager
eine verringerte Blocktiefe, d. h. vermindert um einen doppelten
Rohrüberstand aufweist. Infolge der Verwendung eines dünnen
Rippenmaterials mit gefalzter Längskante wird das Gewicht
des Blockes und damit des gesamten Wärmeübertragers
geringer. Die gefalzten Längskanten der Wellrippen können
somit bündig mit den Flachrohren abschließen,
wodurch sich ein kompakter Block ergibt. Die Rippenbögen
werden über ihre gesamte Länge mit dem Flachrohr
verlötet, wodurch sich ein sehr guter Wärmedurchgang
von der Rohrwand auf die Rippe ergibt.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Patentanspruches 6 gelöst. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Längskanten des Flachbandes zunächst ausgeklinkt
und anschließend gefalzt bzw. umgeschlagen werden. Dadurch
ergibt sich nach dem Umschlag eine Aussparung oder Fenster in dem
Falz.
-
Vorteilhafterweise
wird das Flachband nach dem Ausklinken und dem Umfalzen gewellt,
d. h. in eine etwa zick-zack-förmige Wellform mit Rippenbögen
gebracht. Die Verfahrensschritte Ausklinken und Wellung sind dabei
derart gekoppelt, dass im Bereich einer Ausklinkung jeweils ein
Rippenbogen ausgeformt wird.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird schließlich auch durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass einer bekannten
Vorrichtung zum Falzen der Längskanten und zum Wellen des
gefalzten Flachbandes eine Einrichtung zum Ausklinken, z. B. eine
Stanzeinheit zum Ausstanzen der Aussparungen vorgeschaltet ist.
Dabei sind die Einrichtung zur Wellung des Flachbandes und die Einrichtung
zum Ausklinken kinematisch miteinander gekoppelt, sodass die Rippenbögen
einer Seite der Wellrippe jeweils an den Stellen der Aussparungen
ausgebildet werden.
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es
zeigen
-
1 eine
Wellrippe nach dem Stand der Technik mit Rohrüberstand,
-
2 eine
erfindungsgemäße Wellrippe ohne Rohrüberstand,
-
3 die
Wellrippe nach dem Stand der Technik, von vorn gesehen,
-
4 die
erfindungsgemäße Wellrippe mit ausgeklinktem Falz,
von vorn gesehen,
-
5 eine
Vorrichtung zur Herstellung der Wellrippe in einer Seitenansicht
und
-
6 die
Vorrichtung gemäß 5 in einer Draufsicht.
-
1 zeigt
im Querschnitt zwei Flachrohre 1, 2, zwischen
denen eine Wellrippe 3 nach dem Stand der Technik angeordnet
ist. Die Flachrohre 1, 2 und die Wellrippe 3 sind
Teil eines nicht dargestellten Blockes eines Wärmeübertragers,
beispielsweise eines Kühlmittelkühlers für
Kraftfahrzeuge. Die bekannte Wellrippe 3 ist beiderseits
mit den Flachrohren 1, 2 verlötet und
weist – wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik
bekannt – an ihren Längskanten einen Falz oder
Rippenumschlag 4, 5 auf, welcher gegenüber
den Rohren 1, 2 einen Rohrüberstand ü bildet.
Die Blocktiefe wird somit durch das Maß der Wellrippe 3 und
nicht durch das geringere Maß der Flachrohre 1, 2 bestimmt.
Die Falze 4, 5 überragen die Rippenbögen
um die Materialstärke s, was für den Falz 5 mit
der Bezugszahl 5a gekennzeichnet ist.
-
2 zeigt
eine erfindungsgemäße Wellrippe 6, deren
Längskanten jeweils einen Falz 7, 8 aufweisen.
Die Tiefe t des Blockes, umfassend die Flachrohre 1, 2 und
die Wellrippe 6, entspricht der Tiefe der Wellrippe 6 und
der Flachrohre 1, 2, d. h. die erfindungsgemäße
Wellrippe 6 weist keinen Rohrüberstand gegenüber
den Flachrohren 1, 2 auf. Dennoch wird – wie
im Folgenden gezeigt wird – eine durchgehende Anlage der
Wellrippenbögen (vgl. 4) erreicht.
-
3 zeigt
die bekannte Wellrippe 3 in einer Ansicht von vorn zwischen
den Flachrohren 1, 2. Durch den Falz 5,
d. h. den Umschlag des Rippenmaterials ergibt sich eine Verdoppelung
der Materialstärke s, welche zu dem bekannten Versteifungseffekt
der Rippenstruktur führt. Die bekannte Wellrippe 3 weist
hier beispielhaft einen zick-zack-förmigen Querschnitt
auf, mit einem oberen Rippenbogen 3a und zwei unteren Rippenbögen 3b, 3c.
Der obere Rippenbogen 3a liegt direkt am Flachrohr 1 an,
die unteren Rippenbögen 3b, 3c liegen
zwar auch am Flachrohr 2 an, jedoch auf Kosten eines Rippenüberstandes,
wie in 1 dargestellt. Der Falz 5 verläuft im
Bereich des oberen Rippenbogens 3a auf dessen Innenseite,
als Falzbogen 5a, während der Falz 5 im Bereich
der unteren Rippenbögen 3b, 3c auf deren Außenseite
als Falzbogen 5b, 5c verläuft und somit das
Flachrohr 2 überdeckt.
-
4 zeigt
die erfindungsgemäße Wellrippe 6 zwischen
den Flachrohren 1, 2 in einer Ansicht von vorn,
d. h. mit Blickrichtung auf den Falz 8. Die Wellrippe 6 weist
einen oberen Rippenbogen 6a, welcher am Rohr 1 direkt
anliegt, sowie zwei untere Rippenbögen 6b, 6c,
welche am Rohr 2 direkt anliegen, auf. Im Bereich der unteren
Rippenbögen 6b, 6c ist der Falz 8 ausgeklinkt,
d. h. er weist eine sich über die Rippenbögen 6b, 6c erstreckende
Aussparung 9, 10 auf. Durch diese Aussparungen 9, 10 des
Falzes 8, kann die Vorderkante der Wellrippe 6 (die
Längskante des Rippenbandes) bündig mit den Flachrohren 1, 2 abschließen,
wie dies in 2 dargestellt ist. Im Bereich
der Aussparungen 9, 10 kann die Wellrippe 6 mit
ihren Rippenbögen 6b, 6c – ebenso
gut wie der obere Rippenbogen 6a – mit den Flachrohren 2 bzw. 1 verlötet
werden.
-
5 zeigt
eine Vorrichtung 11 zur Durchführung eines Verfahrens
zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wellrippe 6,
d. h. einer Wellrippe mit Rippenumschlag 7, 8 (vgl. 2 und 4)
und Aussparungen 9, 10. Der Vorrichtung 11 wird
ein Flachband 12, beispielsweise ein Aluminiumflachband,
abwickelbar von einem nicht dargestellten Bandwickel (Coil), in
Richtung des Pfeiles F zugeführt; das Flachband 12 verlässt
die Vorrichtung 11 als erfindungsgemäße
Wellrippe 13, welche der vorgenannten Wellrippe 6 entspricht.
Eine Einrichtung 14 zur Wellung des Flachbandes 12 umfasst
vorzugsweise zwei Wellrippenwalzen 14a, 14b, die
aus dem Stand der Technik bekannt sind. Eine zweite Einrichtung 15 zum
Umlegen des Falzes umfasst einen Rollensatz 15a, 15b,
welcher ebenfalls aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt
ist. Eine dritte Einrichtung 16 zum Ausklinken des Flachbandes 12 umfasst
vorzugsweise einen Rollensatz 16a, 16b, mittels
dessen die oben genannten Aussparungen ausgestanzt werden. Die Stanzeinrichtung 16 ist
somit den anderen beiden Einrichtungen 15, 14 vorgeschaltet.
-
6 zeigt
die Vorrichtung 11 in einer Draufsicht, wobei das Flachband 12 Längskanten 12a, 12b und
zunächst eine Breite Bo aufweist. Durch die Stanzeinheit 16 werden
in einem ersten Verfahrensschritt die Aussparungen 17, 18 19, 20 ausgestanzt. Anschließend
erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt das Umschlagen der Längskanten 12a, 12b zu Falzen 21, 22,
welche Aussparungen 23, 24 aufweisen. Die Breite
des Flachbandes 12 ist jetzt auf B1 reduziert. Als dritter
und letzter Schritt erfolgt die Wellung des gefalzten Flachbandes 12 mittels
der Wellrippenwalzen 14a, 14b. Die Einrichtung 14 zur
Wellung und die Einrichtung 16 zur Ausklinkung sind dabei,
dargestellt durch einen Doppelpfeil K, miteinander gekoppelt, sodass
jeweils im Bereich einer Aussparung a1, a2, a3... bzw. b1, b2, b3...
Rippenbögen zur selben Seite hin ausgeformt werden. Die
ausgeformten Rippenbögen bzw. die fertige Wellrippe 13 entspricht
der Darstellung in 4.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-