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Die
vorliegende Erfindung betrifft Lamellen bzw. Rippen oder Turbulizer
bzw. Wirbelerzeuger bzw. Turbulenzpromoter bzw. Vorrichtungen zur
Förderung
einer turbulenten Strömung,
beispielsweise für
Wärmetauscher,
und Verfahren zum Ausbilden derselben.
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Es
ist bekannt, Niederdruckabfall-(LPD-)Turbulizer durch Prägen von
Blechbandmaterial herzustellen, um sie mit querverlaufenden Wellen
mit Öffnungen
und versetzten Teilbereichen, die in Seitenwänden der Wellen ausgebildet
sind, auszubilden. Bei bekannten Prägeprozessen wird eine einzelne querverlaufende
Welle durch jeden Prägezyklus
erzeugt. Demgemäß ist dieser
Prozess relativ langsam und teuer. Weiterhin haben, da es praktische
Grenzen in Bezug auf das Ausmaß gibt,
um welches das Material während
eines Prägens
ohne Bruch verformt werden kann, durch dieses Verfahren hergestellte
Turbulizer typischerweise ein relativ niedriges Verhältnis von
Amplitude zu Steigung einer Welle und einen relativ niedrigen Versatzabstand.
Jedoch werden bekannte Querprägeprozesse
von diesem Typ nichtsdestoweniger weitverbreitet verwendet, da diese
die Herstellung von Turbulizern mit hohem Nutzwert zulassen, was
von der Geometrie der Wellen, der Öffnungen und der Versätze herrührt, die
erreichbar sind. Es ist interessant, dass durch diese Methode ein
Turbulizer hergestellt werden kann, der im Wesentlichen vertikale
Wellenseitenwände
hat, d. h. Seitenwände,
die normal zu der Ebene des Turbulizers ausgerichtet sind. Ein solcher
Turbulizer, der auf geeignete Weise innerhalb eines Flachrohrs hartgelötet ist,
kann das Rohr selbst unter relativ hohen Drücken relativ widerstandsfähig gegenüber einer Verformung
machen. Genauso gut können
durch dieses Verfahren ausgeglichene bzw. symmetrische Turbulizer
hergestellt werden, d. h. Turbulizer, bei welchen die ”Blätter” bzw. ”Flügel” bzw. ”Lamellen” des Turbulizers
(die ebenen Bereiche der Turbulizer, die parallel zum Fluss ausgerichtet
sind) im Wesentlichen gleich voneinander beabstandet sind.
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Es
ist auch bekannt, LPD-Turbulizer durch Walzen oder Prägen von
Bandmaterial auszubilden, um ein in Längsrichtung gewelltes Band
mit sinusförmigem
Profil auszubilden und um, wie es in 1 schematisch
angezeigt ist, das in Längsrichtung
gewellte Band 2 durch eine Prägepresse 5 zu führen, wobei
ein oberer und ein unterer Stempel 6 und 7 dazu
gebracht werden, gegen dasselbe zu drücken, um die Wellen quer/längs zu schneiden
und zu versetzen, um ein Material 3 mit Wellen mit Öffnungen und
versetzten Bereichen, die in Seitenwänden der Wellen ausgebildet
sind, auszubilden. Dieser Prozess, der in der veröffentlichten
US-Patentanmeldung Nr. US 2005/0016240, veröffentlicht am 27. Januar 2005,
beschrieben ist, welche Veröffentlichung hierdurch
durch Bezugnahme enthalten ist, ist relativ schnell und billig,
aber Turbulizer mit sinusförmigem Profil
sind nicht immer erwünscht,
da es schwierig sein kann, sie in ausgeglichener bzw. symmetrischer Form
herzustellen, und sie nicht dieselbe Bruchfestigkeit wie Turbulizer
mit vertikalen Wellenseitenwänden
zur Verfügung
stellen.
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Ein
Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zum Ausbilden eines
Offsetbands zur Verwendung als Rippe oder Turbulizer, wobei das
Offsetband vom Typ mit sich in Längsrichtung
erstreckenden Wellen ist, die jeweils Seitenwände mit Öffnungen und versetzten bereichen
haben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Einklemmen
eines in Längsrichtung
gewellten Bands zwischen einem Hauptstempel und einem Aufnahme-
bzw. Prägestempel,
um das Offsetband auszubilden, wobei jede Welle des in Längsrichtung
gewellten Bands eine im Wesentlichen flache Oberfläche und
im Wesentlichen parallele Seitenwände, die sich im Wesentlichen
senkrecht von gegenüberliegenden
Seiten der flachen Oberfläche
erstrecken, hat.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zum Ausbilden
einer Vorrichtung zur Verwendung als Turbulizer oder Rippe für einen Wärmetauscher,
wobei die Vorrichtung ein Element mit einer Längsachse, einer lateralen Breite
und einer Vielzahl von Bändern
einschließlich
von einem oder mehreren ersten Bändern
und von einem oder mehreren zweiten Bändern enthält, wobei sich jedes Band in
der Breitenrichtung der Vorrichtung erstreckt und in Längsrichtung
gewellt ist, um eine Vielzahl von Abschnitten auszubilden, die in
lateraler Richtung voneinander beabstandet sind und durch Brücken miteinander
verbunden sind, die von den Abschnitten in einer gemeinsamen Richtung
vorstehen, wobei sich die Brücken
der ersten Bänder
und der zweiten Bänder
in derselben Richtung erstrecken und die Wellen von dem einen oder
den mehreren zweiten Bändern
von den Wellen von dem einen oder den mehreren ersten Bändern in
lateraler Richtung versetzt sind. Das Verfahren weist folgendes
auf: Einklemmen von in Längsrichtung
gewelltem Bandmaterial zwischen einem ersten und einem zweiten Formungs-
bzw. Prägestempel,
um die Vorrichtung auszubilden, wobei die Stempel dazu geeignet
sind, dass im Wesentlichen die gesamte laterale Bewegung von Bandmaterial
im Einklemmschritt als Ergebnis davon erfolgt, dass Bandmaterial
durch Material in lateraler Richtung gezogen wird, das in einer Richtung
parallel zu der Richtung einer relativen Stempelbewegung versetzt
worden ist.
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Noch
ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zum
Ausbilden einer Vorrichtung zur Verwendung als Turbulizer oder Rippe für einen
Wärmetauscher,
wobei die Vorrichtung ein Element mit einer Längsachse, einer lateralen Breite und
einer Vielzahl von Bändern
einschließlich
von einem oder mehreren ersten Bändern
und von einem oder mehreren zweiten Bändern enthält, wobei sich jedes Band in
Breitenrichtung der Vorrichtung erstreckt und in Längsrichtung
gewellt ist, um eine Vielzahl von Abschnitten auszubilden, die in
lateraler Richtung voneinander beabstandet sind und durch Brücken miteinander
verbunden sind, die von den Abschnitten in einer gemeinsamen Richtung
in Bezug auf jedes Band vorstehen, wobei jedes von dem einen oder
den mehreren ersten Bändern
und jedes von dem einen oder den mehreren zweiten Bändern ein
Profil hat, das unterschiedlich von demjenigen des in Längsrichtung
gewellten Bands ist, wobei sich die Brücken der ersten Bänder und
der zweiten Bänder
in derselben Richtung erstrecken und die Wellen von dem einen oder
den mehreren zweiten Bändern von
den Wellen von dem einen oder den mehreren ersten Bändern in
lateraler Richtung versetzt sind. Das Verfahren weist folgendes
auf: Einklemmen eines in Längsrichtung
gewellten Bands zwischen einem Hauptstempel und einem Aufnahme-
bzw. Prägestempel,
um den Turbulizer auszubilden, wobei jede Welle des in Längsrichtung
gewellten Bands eine flache Oberfläche und parallele Seitenwände, die
sich im Wesentlichen senkrecht von gegenüberliegenden Seiten der flachen
Oberfläche
erstrecken, hat; und wobei jede Brücke des ersten Bands und des
zweiten Bands durch eine flache Oberfläche des Hauptstempels ausgebildet
wird, der auf der und in koplanarer Beziehung zu der flachen Oberfläche einer
jeweiligen Welle auftrifft, wenn ein Einklemmen beginnt.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zum Ausbilden
einer Vorrichtung zur Verwendung als Turbulizer oder Rippe für einen Wärmetauscher
aus einem in Längsrichtung
gewellten Band, wobei die Vorrichtung ein Element mit einer Längsachse,
einer lateralen Breite und eine Vielzahl von Bändern einschließlich von
einem oder mehreren ersten Bändern,
von einem oder mehreren zweiten Bändern und von einem oder mehreren
dritten Bändern
enthält,
wobei sich jedes Band in Breitenrichtung der Vorrichtung erstreckt
und in Längsrichtung
gewellt ist, um eine Vielzahl von Abschnitten auszubilden, die in
lateraler Richtung voneinander beabstandet sind und durch Brücken miteinander verbunden
sind, die von den Abschnitten in einer gemeinsamen Richtung in Bezug
zu jedem Band vorstehen, wobei jeder von dem einen oder den mehreren
ersten Bändern
und dem einen oder den mehreren zweiten Bändern ein Profil hat, das unterschiedlich
von denjenigen des in Längsrichtung
gewellten Bands ist, wobei die Brücken der ersten Bänder und der
zweiten Bänder
sich in derselben Richtung erstrecken und die Wellen von dem einen
oder den mehreren zweiten Bändern
von den Wellen von dem einen oder den mehreren ersten Bändern in
lateraler Richtung versetzt sind. Das Verfahren weist folgendes
auf: einen Ausbildungsschritt, wobei sich ein erster und ein zweiter
Formungs- bzw. Prägestempel zwischen
einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegen,
um in Eingriff mit dem gewellten Band zwischen ihnen zu gelangen,
um den Turbulizer auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen
die gesamte laterale Bewegung des in Längsrichtung gewellten Bandmaterials im
Ausbildungsschritt als Ergebnis davon erfolgt, dass das Bandmaterial
durch einen in lateraler Richtung verbundenen Teilbereich des Bandmaterials
gezogen wird, der in einer Richtung parallel zu der Richtung einer
relativen Stempelbewegung versetzt worden ist.
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Vorrichtungen,
die gemäß den Verfahren ausgebildet
sind, bilden weitere Aspekte der Erfindung.
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Die
Verfahren lassen die relativ billige Ausbildung der Vorrichtung
zu. Die Strukturen können
im Wesentlichen vertikale Brückenseitenwände haben, können versetzte
Wellen mit einem relativ hohen Verhältnis von Amplitude zu Steigung
einer Welle haben, können
einen relativ niedrigen Druckabfall im Einsatz erzeugen und können relativ
große
Versätze
haben.
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Andere
Vorteile, Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung,
sowie Betriebs- bzw. Bearbeitungsverfahren und Funktionen der zugehörigen Elemente
der Struktur und die Kombination von Teilen und Einsparungen bei
der Herstellung werden bei der Betrachtung der folgenden detaillierten
Beschreibung und der beigefügten
Ansprüche
in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen klarer werden, wobei die letzteren hierin nachfolgend
kurz beschrieben werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun nur beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
vollständiger
beschrieben werden. In den beigefügten Zeichnungen gilt folgendes:
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1 ist
eine teilweise schematische Ansicht einer Vorrichtung nach dem Stand
der Technik zum Ausbilden von Turbulizern bzw. Wirbelerzeugern nach
dem Stand der Technik im Einsatz;
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2 ist
eine Profilansicht der durch einen Pfeil 2 in 1 angezeigten
Struktur;
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3 ist
eine Profilansicht der durch einen Pfeil 3 in 1 angezeigten
Struktur;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Turbulizers gemäß einem
Aspekt der Erfindung;
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5 ist
eine teilweise schematische perspektivische Ansicht einer Form einer
Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren der Erfindung;
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6 ist
eine auseinander gezogene Ansicht der Vorrichtung der 5;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 7 der 6;
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8 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 8 der 6, der dem
Bereich 8 unter der geschweiften Klammer der 4 entspricht;
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 9 der 6;
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10 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 10 der 6;
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11 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 11 der 7;
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12 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 12 der 7;
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13 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 13 der 7;
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14 ist
eine teilweise auseinander gezogene Ansicht der Struktur der 7;
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15 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 15 der 7;
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16 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 16 der 14;
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17 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 17 der 14;
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18 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 18 der 8;
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19 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 19 der 8;
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20 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 20 der 8;
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21 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 21 der 8;
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22 ist
eine teilweise auseinander gezogene Ansicht der Struktur der 9;
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23 ist
eine vergrößerte seitliche
Aufrissansicht des umkreisten Bereichs 23 der 22;
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24 ist
eine vergrößerte seitliche
Aufrissansicht des umkreisten Bereichs 24 der 22;
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25 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereichs 25 der 22;
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26 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 26 der 25;
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27A ist eine der 2 entsprechende Ansicht
eines beispielhaften in Längsrichtung
gewellten Bands zur Verwendung bei dem Verfahren der Erfindung;
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27B–D
sind eine Reihe von Querschnittsansichten, die Teilbereiche der
Struktur der 5 bei einem Einsatz mit dem
Band von 27A zeigen;
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27E ist eine der 27A entsprechende
Ansicht;
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27F–G
sind eine Reihe von Querschnittsansichten, die Teilbereiche der
Struktur der 5 bei einem Einsatz mit dem
Band von 27E zeigen;
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28 ist
eine Ansicht entlang dem Pfeil 28 der 8;
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29 ist
eine der 18 entsprechende Ansicht eines
weiteren beispielhaften Turbulizers;
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30A ist eine der 2 entsprechende Ansicht
eines weiteren beispielhaften in Längsrichtung gewellten Bands
zur Verwendung bei dem Verfahren der Erfindung;
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30B ist eine teilweise schematische Ansicht noch
eines weiteren beispielhaften Turbulizers von oben, der gemäß Ausführungsbeispielen
des Verfahrens der Erfindung aus dem Band der 30A hergestellt ist;
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31 ist
eine der 18 entsprechende Ansicht eines
weiteren beispielhaften Turbulizers; und
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32 ist
eine der 18 entsprechende Ansicht eines
weiteren beispielhaften Turbulizers.
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Es
folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung.
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Eine
Turbulizer- bzw. Wirbelerzeuger- oder Rippenvorrichtung 20 für einen
Wärmetauscher
bildet einen Aspekt der Erfindung und wird hierin nachfolgend unter
Bezugnahme auf 4, in welcher Figur ein beispielhafter
Turbulizer 20 gemäß der Erfindung
gezeigt ist, und unter Bezugnahme auf 8, 18–21 und 28,
in welchen Figuren eine Struktur, die einem mit einer Klammer angezeigten Bereich 8 der 4 entspricht,
gezeigt ist, beschrieben.
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Es
wird gesehen werden, dass die Turbulizerstruktur 20 ein
mit einem allgemeinen Bezugszeichen 21 bezeichnetes Element
aufweist, das eine Längsachse
X-X, eine laterale Breite Y und eine Vielzahl von Bändern 22, 24, 26 hat.
Das Element 21 nimmt die Form eines Aluminiumbogenmaterials
mit 0,254 mm (0.010'') an. Die Vielzahl
von Bändern 22, 24, 26 enthält erste
Bänder 24,
zweite Bänder 26 und dritte
Bänder 22.
Die ersten Bänder 24 und
die zweiten Bänder 26 sind
in Gruppen 28 angeordnet, wobei sie in in Längsrichtung
abwechselnder Beziehung zueinander angeordnet sind. Die dritten
Bänder 22 sind durch
die Gruppen 28 voneinander getrennt.
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Gemäß den 4, 8 und 18 erstreckt
sich jedes Band 22, 24, 26 in Breitenrichtung des
Elements 21 und ist in Längsrichtung gewellt, um eine
Vielzahl von im Wesentlichen koplanaren, flachen Abschnitten 30, 32, 34 auszubilden,
die in lateraler Richtung voneinander beabstandet sind, und eine
Vielzahl von U-förmigen Brücken 36, 38, 40,
die von den flachen Abschnitten in einer gemeinsamen Richtung (im
Zusammenhang mit jedem Band) vorstehen, wobei jede Brücke 36, 38, 40 ein
jeweiliges Paar der flachen Abschnitte 30, 32, 34 verbindet
und ein Profil hat, das entlang seiner Länge im Wesentlichen konstant
bleibt. Die flachen Abschnitte 32, 34 der ersten
Bänder 24 und
der zweiten Bänder 26 sind koplanar.
Die flachen Abschnitte 30 der dritten Bänder 22 liegen in
einer Ebene P-P, zu welcher sich die Brücken 38, 40 der
ersten Bänder 24 und
der zweiten Bänder 26 erstrecken.
Die Brücken 38, 40 der
ersten Bänder 24 und
der zweiten Bänder 26 erstrecken sich
in derselben Richtung. Die Brücken 36 der
dritten Bänder 22 erstrecken
sich in einer entgegengesetzten Richtung zu derjenigen, in welcher
sich die Brücken 38, 40 der
ersten Bänder 24 und
der zweiten Bänder 26 erstrecken.
Die Brücken 38, 40, 36 der ersten,
der zweiten und der dritten Bänder 24, 26 und 22 haben
Seitenwandbereiche 42, die im Wesentlichen parallel zueinander
und senkrecht zu der Ebene P-P des Turbulizers sind. Die Wellen
der zweiten Bänder 26 sind
von den Wellen der ersten Bänder 24 in
lateraler Richtung versetzt.
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Die
beispielhafte Turbulizerstruktur 20 könnte beispielsweise in einem
Radiator bzw. Kühler
vom Typ mit gestapelten Platten in einer Niederdruckabfallausrichtung
verwendet werden, wobei die Längsachse
des Turbulizers parallel zu dem Fluidfluss ausgerichtet wäre. Innerhalb
eines Flachrohrs auf geeignete Weise hartgelötet würde dieser Turbulizer 20 das
Rohr selbst unter relativ hohen inneren Drücken relativ widerstandsfähig gegenüber einer
Verformung machen und würde
dem Fluss eine Wirbelströmung zur
Verfügung
stellen, was bei einem Wärmetransfer eine
Hilfe sein kann.
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Eine
Ausbildung von solchen Turbulizern kann über ein Verfahren von dem allgemeinen
Typ erfolgen, wie es beispielsweise in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr.
US 2005/0016240 beschrieben ist, wobei sich in einem Ausbildungsschritt ein
erster und ein zweiter Formungs- bzw. Prägestempel zwischen einer offenen
Position und einer geschlossenen Position bewegen, um mit dem gewellten
Band zwischen ihnen in Eingriff zu gelangen und um einen Teilbereich
des Turbulizers durch Schneiden und Versetzen von Teilbereichen
davon auszubilden.
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Jedoch
sind, während
in US 2005/0016240 im Wesentlichen alle Wellen in dem Band während des
Ausbildungsschritts lateral oder transversal versetzt werden, wie
es durch die Ablauffolge der 2, 3 angezeigt
ist, bei dem vorliegenden Verfahren Teilbereiche der Brücken 38, 40 durch
Teilbereiche des in Längsrichtung
gewellten Bands 2 definiert, die während des Ausbildungsschritts
nicht versetzt werden. (Die Brücken 36 sind
gänzlich
durch Teilbereiche des in Längsrichtung
gewellten Bands definiert, die während
des Ausbildungsschritts nicht versetzt werden.)
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Eine
beispielhafte Stempelgruppe ist in den 5–7, 9, 11–17 und 22–26 gezeigt
und es wird gesehen werden, dass sie einen oberen, ersten Hauptstempel 50 und
einen unteren, zweiten Aufnahme- bzw. Prägestempel 60 umfasst.
Jeder von dem oberen und dem unteren Stempel 50 und 60 ist
aus einer Vielzahl von Stempelbereichen 52, 54, 62, 64 mit
komplementären
Profilen ausgebildet. Wie es gezeigt ist, enthält der obere Stempel 50 sechs
obere Stempelbereiche 52, 54 von zwei Typen 52 und 54,
die in in Längsrichtung
abwechselnder Beziehung angeordnet sind, und enthält der untere
Stempel sechs untere Stempelbereiche 62, 64, die
auch von zwei Typen 62 und 64 sind, die in in
Längsrichtung
abwechselnder Beziehung angeordnet sind. Die Stempelbereiche 52, 54, 62, 64 haben
jeweils sechs Zähne
A, B, D, C, die sich von ihnen erstrecken. In 5 ist
der untere Stempelblock 60 in einer Halterung 95 eingespannt, aber
es sollte verstanden werden, dass die Art, auf welche die Stempel
in den Pressformen befestigt sind, kein Teil der Erfindung ist und
das Befestigen bzw. Montieren von Stempeln in einer Presse für Fachleute
auf dem Gebiet Routine ist.
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Die
Art, auf welche die Versätze
bzw. Offsets bei der vorliegenden Erfindung über die beispielhafte Stempelgruppe
zur Verfügung
gestellt werden, ist in der Ablauffolge der 27B–D und 27F–G
gezeigt. Die 27B–D stellen eine Ansicht eines
jeweiligen Paars von Stempelbereichen 52, 64 dar, wenn
der obere Stempel 50 und der untere Stempel 60 um
ein gewelltes Band 90 mit einem Profil, das identisch zu
demjenigen eines Bands 22 bei dem Turbulizer 20 der 4 ist,
zusammengebracht werden, das durch sich in Längsrichtung erstreckende Wellen charakterisiert
ist, wobei jede Welle eine flache Oberfläche hat, die in der Ebene von
flachen Abschnitten 30 liegt, und parallele Seitenwände, die
sich im Wesentlichen senkrecht von entgegengesetzten Seiten der
flachen Oberfläche
erstrecken. Während
einer solchen Aktion drückt
jeder Zahn A direkt nach unten auf eine Oberseite einer jeweiligen
Welle, um einen Bereich von dieser gleichzeitig zu schneiden und
zu versetzen. Wenn ein Einklemmen beginnt, stößt eine flache Endoberfläche A' eines jeweiligen
Zahns A auf eine und in einer koplanaren Beziehung zu einer flachen
Oberfläche 30 einer
jeweiligen Welle. Die Zähne
A haben abgerundete Endränder,
um das Erzeugen von sich in Längsrichtung
erstreckenden Schnitten zu vermeiden. Jeder Zahn A veranlasst, dass während dieses
Prozesses der Bereich, auf welchen er stößt, gegenüber einem unteren Zahn C geschnitten
und versetzt wird, und die Länge
des Teilbereichs, welche geschnitten und versetzt wird, bleibt konstant,
so dass das Bandmaterial nicht ”ausgedünnt” wird und
seine Festigkeit behält.
Als wesentlich sollte erkannt werden, dass, obwohl der letzte Effekt
der Bearbeitung eine ”laterale” Translation
ist, die direkte Aktion zwischen den Zähnen und dem Bandmaterial senkrecht
zu sowohl der Längs-
als auch der Querachse ist, d. h. im Zusammenhang mit der 27B–G
vertikal, und eine laterale Bewegung von Material primär als Ergebnis
davon erfolgt, dass das Bandmaterial durch einen lateral verbundenen Bereich
des Bandmaterials, der vertikal versetzt worden ist, zu einer lateralen
Seite gezogen wird, d. h. in einer Richtung parallel zu der Richtung
einer relativen Stempelbewegung und normal zu der Ebene des Turbulizers
versetzt. Konzeptmäßig kann
das Material derart angesehen werden, dass es gleichzeitig ”gezerrt” und versetzt
wird. Die 27F–G stellen eine Ansicht eines
jeweiligen Paars von Stempelbereichen 54, 62 dar,
wenn der obere Stempel 50 und der untere Stempel 60 um
ein gewelltes Band 90 mit einem Profil zusammengebracht
werden, das identisch zu demjenigen des Bands 22 bei dem
Turbulizer 20 der 4 ist. Während einer
solchen Aktion drückt jeder
Zahn B direkt auf eine obere Seite einer jeweiligen Welle nach unten,
um einen Bereich von dieser auf eine Art analog zu derjenigen, die
oben beschrieben ist, gleichzeitig zu schneiden und zu versetzen. Das
bedeutet, dass die Zähne
B abgerundete Endränder
haben, um das Erzeugen von sich in Längsrichtung erstreckenden Schnitten
zu vermeiden, eine flache Oberfläche
B' von jedem Zahn
B zu Beginn eines Einklemmens in einer koplanaren Beziehung auf eine
flache Oberfläche
einer jeweiligen Welle stößt und jeder
Zahn B veranlasst, dass der Bereich, auf welchen er stößt, gegen
einen unteren Zahn D gleichzeitig ”gezerrt” und ”versetzt” wird, um eine laterale Translation
von Material ohne ein Ausdünnen zu
veranlassen.
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Diese
Methode erzeugt Turbulizer-/Rippen-Strukturen, die einen relativ
niedrigen Druckabfall bei der LPD-Ausrichtung im Vergleich mit bekannten
LPD-Turbulizern
zeigen können.
Ohne zu beabsichtigen, auf eine Theorie festgelegt zu sein, wird geglaubt,
dass dies von der Tatsache herrührt,
dass vieles von dem aus einem Abscheren bzw. Zerkleinern resultierenden ”Grat”-Materials
in der Ebene der Seitenwände
der Wellen liegt, da die Seitenwände der
Wellen parallel zu der Richtung einer relativen Stempelbewegung
ausgerichtet sind. Es ist auch beobachtet worden, dass sich bei
dem Verfahren verwendete Stempel mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit
abnutzen, was tendenziell dazu führt, ein
Entgraten zu reduzieren. Ohne zu beabsichtigen, auf eine Theorie
festgelegt zu sein, wird geglaubt, dass eine derartige niedrige
Abnutzungsrate wenigstens teilweise von der Tatsache herrührt, dass
die bei diesem Verfahren verwendeten Stempel nicht das Gesamte des
Bogenmaterials verformen, um die Wellen zu erzeugen, sondern Teilbereiche
unberührt lassen.
Ein noch weiterer zu der Methode gehörender Vorteil ist eine verbesserte
Fähigkeit,
Turbulizer bzw. Wirbelerzeuger zu erzeugen, bei welchen das Verhältnis von
Amplitude zu Steigung einer Welle relativ hoch ist, was aus der
relativ robusteren Struktur herrührt,
die zu den Stempelelementen gehört,
die bei dem gegenständlichen
Verfahren verwendet werden. Erläuternd
sind bei bekannten Verfahren, wie beispielsweise demjenigen, das
in der offengelegten US-Patentanmeldung
Nr. US 2005/0016240 beschrieben ist, die Dimensionen der Stempelelemente durch
die ”Breite” der versetzten
Wellen beschränkt. Dies
ist deshalb so, weil in der Mitte jedes Prägezyklus alle Wellen vollständig durch
die Stempel besetzt sind, da während
des Prägeschritts
im Wesentlichen das gesamte Material in einer Richtung oder einer anderen
versetzt wird. Dies ist gegensätzlich
zu der Methode der vorliegenden Erfindung, bei welcher Teilbereiche
des Bandmaterials nicht versetzt werden, d. h. bei der Ausbildung
der ersten Bänder
und der zweiten Bänder
wird nur eine Seite jeder Welle in dem Ausgangsmaterial des in Längsrichtung
gewellten Bands versetzt. Somit sind die Dimensionen der Stempelelemente
nicht durch die Wellengröße beschränkt, sondern
vielmehr als eine Funktion des Abstands zwischen Wellen in dem Ausgangsmaterialband
und dem Versetzen, was zulässt,
dass die Stempelelemente relativ robust sind.
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Fachleute
auf dem Gebiet werden ohne weiteres erkennen, dass diese beispielhafte
Stempelgruppe 50, 60 bei dem Verfahren zum Erzeugen
des in 4 gezeigten Turbulizers verwendet werden könnte. Um
dies zu durchzuführen,
würde gewelltes Material
mit einem Profil, das identisch zu demjenigen der Bänder 22 in 4 ist,
wenigstens zweimal durch die Stempelgruppe 50, 60 geprägt werden,
wobei das gewellte Material zwischen Prägungen in Längsrichtung bewegt wird. Jeder
Prägezyklus
würde eine
Gruppe 28 von in Längsrichtung
abwechselnden ersten und zweiten Bändern 24 und 26 erzeugen,
wobei jedes erste Band 24 durch und zwischen einem jeweiligen
Paar von den Stempelbereichen 52, 64 definiert
wird und jedes zweite Band 26 durch und zwischen einem
jeweiligen Paar von den Stempelbereichen 54 und 62 definiert
wird.
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Der
Abstand, um welchen das gewellte Material zwischen Prägezyklen
in Längsrichtung
versetzt wurde, definiert die longitudinale Länge des dritten Bands 22,
der die Gruppen 28 voneinander trennt. Das dann geprägte Material
könnte
dann auf herkömmliche
Weise zu einer Länge,
wie sie nötig
ist, geschnitten werden, um die Struktur der 4 auszubilden.
Alternativ dazu könnte
ein Segment von gewelltem Material 90, das bezüglich der
Länge gleich dem
Turbulizer 20 der 4 ist, in
die Stempelgruppe zugeführt
werden, was dasselbe Ergebnis zeigt.
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Während bislang
ein einziger Turbulizer oder eine einzige Rippe 20 zusammen
mit einer beispielhaften Stempelgruppe für die Herstellung bzw. Erzeugung
desselben oder derselben beschrieben worden ist, wird es erkannt
werden, dass mit einer routinemäßigen Modifikation
Turbulizer und Rippen einer großen
Vielfalt hergestellt werden können.
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Beispielsweise
können
Turbulizer und Rippen einer stark veränderten Länge erzeugt werden.
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Ebenso
gut könnten,
während
bei dem gezeigten Turbulizer sechs (6) Wellen vorgesehen sind, größere oder
geringere Anzahlen von Wellen vorgesehen werden (in welchem Fall
die Anzahl der Zähne an
jedem Stempelbereich normalerweise entsprechend geändert werden
würde).
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Weiterhin
kann, während
bei den gezeigten und bislang beschriebenen Turbulizern alle Wellen eine
gleiche ”Höhe” haben,
die Erfindung im Zusam menhang mit Turbulizern oder Rippen 99 variabler Höhe, wie
es in 29 angezeigt ist, zur Verwendung
bei Anwendungen, bei welchen die Höhe des Flusskanals entlang
der Breite des Flusskanals variiert, verwendet werden.
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Natürlich wird
es, während
zuvor Aluminiumbogenmaterial mit einer Dicke von 0,254 mm (0.010'') spezifiziert worden ist, verstanden
werden, dass andere Materialien mit anderen Dicken verwendet werden
könnten.
Für Turbulizer
wird regelmäßig Aluminium
mit einer Dicke von 0,254–0.3048
mm (0.010–0.012'') verwendet und für Rippen wird regelmäßig Aluminiummaterial
mit einer Dicke von etwa 0,127 mm (0,005'')
verwendet, aber Variationen können
routinemäßig passend
gemacht werden und über
sie wird nachgedacht.
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Zusätzlich wird,
während
bei dem in 4 gezeigten Turbulizer die Wellen
in den dritten Bändern
im Wesentlichen identisch zueinander sind und die Wellen in den
ersten Bändern
und den zweiten Bändern
alle im Wesentlichen identisch zueinander sind, es erkannt werden,
dass Variationen lediglich durch Ändern des Profils des gewellten
Ausgangsmaterials und/oder durch Modifizieren der Stempel, um die
Dicke von Rippen (Brückenseitenwänden) in dem
Flusspfad, das Ausmaß eines
Rippenversatzes zueinander und eine Rippenplatzierung zu ändern, routinemäßig durchgeführt werden
können.
Die große
Flexibilität,
die durch das Verfahren der Erfindung geleistet werden kann, ist
durch die 30A und 30B angezeigt,
die Wellenmuster zeigen, die auf diese Weise ohne weiteres erreicht
werden können, um
die Flusscharakteristiken des Wärmetauschers zu
konfektionieren, in welchem sie verwendet werden. Einer größeren Klarheit
halber ist 30A eine Profilansicht eines
in Längsrichtung
gewellten Bands vor irgendeinem Ausbildungsschritt (d. h. von Ausgangsmaterial)
und zeigt 30B schematisch eine Anzahl
von Wellenmustern 100–700,
die jeweils durch geeignete Paare von modifizierten Stempelblöcken erzeugt
werden können.
In 30B zeigen gestrichelte Bereiche Bereiche der
ursprünglichen
erhöhten
Bereiche des Profils an, deren Position nach dem Ausbildungsschritt
unverändert
bleibt, und zeigen weiße
Bereiche Bereiche, die nach dem Ausbildungsschritt koplanar mit
der Basis des ursprünglichen
Profils sind (d. h. den flachen Abschnitten des dritten Bands).
Ein Profil von noch einem weiteren Turbulizer ist in 31 gezeigt,
wobei die Steigung der Wellen variiert, der Turbulizer aber sonst
gleich demjenigen der 4 ist. Ein eingeklammerter Bereich
Z zeigt einen Turbulizer, bei welchem die Wellen der Bänder 24 und 26, die
sich in Gruppen (nicht gezeigt) ändern,
derart dimensioniert sind, dass sie ausgeglichene bzw. symmetrische
zweilagige Turbulizerbereiche zur Verfügung stellen.
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Ebenso
sollte betont werden, dass es, während
der beispielhafte Turbulizer bzw. Wirbelerzeuger unter Bezugnahme
auf erste, zweite und dritte Bänder
beschrieben ist, offensichtlich sein wird, dass durch das Verfahren
Turbulizer mit mehr als drei unterschiedlichen Bandprofilen erzeugt
werden können,
die in irgendeiner Reihenfolge vorhanden sein können, obwohl normalerweise,
wie es angezeigt ist, ausgeglichene bzw. symmetrische Turbulizer
am meisten erwünscht
sind. 32 zeigt beispielsweise einen
ausgeglichenen bzw. symmetrischen dreilagigen Turbulizer, der normalerweise
aus vier Bändern mit
Gruppen von Bändern
AA, BB, CC, AA, BB, CC, etc., die den Turbulizerbereich des Turbulizers
ausbilden, aufgebaut sein würde,
und wobei das vierte Band (nicht gezeigt) durch das gewellte Bandmaterial
definiert wird, das zwischen den Stempeln zugeführt wird.
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Angesichts
des Vorangehenden sollte es verstanden werden, dass die vorliegende
Erfindung nur durch die beigefügten
Ansprüche
beschränkt
ist, die zweckmäßig ausgelegt
werden.