DE10212799C1

DE10212799C1 - Verformungsvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkammerprofils aus Metall insbesondere für Wärmetauscher

Info

Publication number: DE10212799C1
Application number: DE10212799A
Authority: DE
Inventors: Norbert Sucke; Guenter Hofmann; Reiner Breindl
Original assignee: Erbsloeh Aluminium GmbH
Current assignee: Erbsloeh Aluminium GmbH
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2022-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, bestehend aus einem Grundprofil, welches an mindestens einer Außenseite seiner ebenen Wandung parallel und in Längsrichtung des Grundprofils verlaufende Kühlrippen besitzt. Ein solches Hohlkammerprofil kann in bevorzugter Weise bei einem Kraftstoffkühler für Kraftfahrzeuge Anwendung finden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlkammerprofils sowie eine in diesem Verfahren einsetzbare Verformungsvorrichtung. Durch die gleichmäßige Verwellung aller Kühlrippen wird eine höhere Wärmeaustauschleistung erreicht, ohne den freien Querschnitt für den Durchfluss des Luftstromes zu verändern. Eine solche Verwellung der Kühlrippen erfolgt durch Verwendung eines Verformungswerkzeuges, das gleichzeitig an alle umzuformenden Kühlrippen angreift und diese in gleicher Weise gleichzeitig umformt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verformungsvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkammerprofils aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, wobei das Hohlkammerprofil aus einem Grundprofil besteht, welches an mindestens einer Außenseite seiner ebenen Wandung parallel und in Längsrichtung des Grundprofils verlaufende Kühlrippen besitzt. Ein solches Hohlkammerprofil kann in bevorzugter Weise bei einem Kraftstoffkühler für Kraftfahrzeuge, insbesondere zum Kühlen eines aus einer Einspritzvorrichtung in ein Kraftstofftank zurückfließenden Kraftstoffes, Anwendung finden.

Aus der DE 197 29 857 A1 ist ein Kraftstoffkühler bekannt, der aus einem Grundkörper mit wenigstens einem darin integral ausgebildeten Fluidkanal und einem separaten Kühlkörper besteht, der thermisch mit dem Grundkörper verbunden ist. Der Grundkörper und der Kühlkörper sind vorzugsweise aus einem Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet. Der Kühlkörper besitzt parallel und in Längsrichtung des Grundkörpers verlaufende Kühlrippen, wobei der Kraftstoffkühler am Unterboden des Kraftfahrzeuges derart festgeschraubt ist, dass der Fahrwind direkt und ungestört den Kühlkörper passieren kann. Die Kühlrippen des Kühlkörpers stellen eine Vergrößerung der Oberfläche des Grundkörpers dar und verbessern den Wärmeübergang vom Kühler zur Umgebung. Damit ist für einen optimalen Wärmeübergang vom Benzin zum Kühler und vom Kühler zur Umgebung gesorgt. Eine Leistungssteigerung dieses bekannten Kraftstoffkühlers ist möglich, indem dieser größer dimensioniert wird, was in der Regel unerwünscht ist oder indem man für eine bessere Konvektion durch Turbulenzen quer zum Luftstrom sorgt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 31 669 A1 ist ein flaches Wärmetauscherrohr mit einem Einschub bekannt, wobei durch den Einschub Kanäle gebildet werden. Die zum Einschub gehörenden Stege können vor dem Einführen des Einschubes in das Wärmetauscherrohr wellenförmig verformt oder mit Aussparungen versehen werden, um eine Verwirbelung in den Durchströmkanälen zu erzielen. Dieses zweiteilige Wärmetauscherrohr besitzt keine Kühlrippen.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 94 06 559.4 U1 ist ein Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher bekannt, bei dem durch wellenförmige Profilierung der die Hohlkammern bildenden Stege bzw. in diesen Kanälen angeordneten Stegansätze für Turbulenzen in dem Fluidstrom gesorgt wird. Diese Verwellungen der Stege und Stegansätze werden beim Strangpressen durch verstärkte Stauchung des Profilmaterials erzeugt. Es ist jedoch sehr schwierig, alle Kühlrippen in Strangpressrichtung mit gleichmäßigen wellenförmigen Profilierungen zu versehen, d. h., einen wellenförmigen Verlauf aller Kühlrippen zu erzeugen, der gleiche Frequenzen und gleichgroße Amplituden aufweist. Um bei mehreren nebeneinander angeordneten Kühlrippen zu erreichen, dass die Wellenberge der Verwellung jeder Kühlrippe in die entsprechenden Wellentäler der Verwellung der jeweils benachbarten Kühlrippe eingreifen, ist ein reproduzierbarer und prozesssicherer Umformungsprozess notwendig. Durch Strangpressen ist ein solches Profil mit vertretbarem Aufwand nicht herstellbar.

Des Weiteren ist aus der deutschen Patentschrift DE 198 46 346 C1 bekannt, ein Wärmetauscherrohr zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche und zur Verbesserung des Wärmeübergangs mit einer Lamelle zu versehen. Diese Lamelle besteht aus einem Aluminiumblech, welches Querwellen erhält, die einen zickzackförmigen Verlauf haben, anschließend wird dieses im Querschnitt U-förmig gebogene Blech in Längsrichtung verformt. Die fertige Rippenkonstruktion wird mit dem Wärmetauscherrohr verlötet. Ein solches Herstellungsverfahren ist sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hohlkammerprofil, insbesondere für Wärmetauscher, zur Verfügung zu stellen, das eine höhere Wärmeaustauschleistung aufweist und auf einfache und preiswerte Weise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verformungsvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkammerprofils aus Metall mit den in Anspruch 1 angeführten Merkmalen erfüllt.

Das Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für einen Wärmetauscher, ist aus einem Grundprofil aufgebaut, welches bevorzugt aus einer korossionsbeständigen, hartlötbaren Aluminium-Legierung besteht, wie beispielsweise aus einer 1xxx, 3xxx oder 6xxx-Legierung. Das Grundprofil besitzt an mindestens einer Außenseite seiner ebenen Wandung parallel und in Längsrichtung des Grundprofils verlaufende Kühlrippen. Diese Kühlrippen weisen Profilierungen auf, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Kühlrippen über die gesamte Längsausdehnung des Grundprofils unverändert ist. Trotz der Verformung der Kühlrippen bleibt der freie Querschnitt für den Luftstrom, der durch die Kühlrippen fließt, konstant. Dies wird dadurch erreicht, dass alle Kühlrippen in gleicher Weise verformt werden. Wird beispielsweise eine wellenförmige Verformung in Längsausdehnung des Grundprofils vorgesehen, wobei sich quer zur Längsausdehnung die linksgerichteten und rechtsgerichteten Profilierungen abwechseln, greifen die Wellenberge im wellenförmigen Verlauf einer jeden Kühlrippe in die entsprechenden Wellentäler der wellenförmigen Verformung der jeweils benachbarten Kühlrippe ein.

Es kann in bevorzugter Weise dafür gesorgt werden, dass die Amplituden eines solchen wellenförmigen Verlaufes einer jeden Kühlrippe gleich groß sind, ebenso kann dies für die Frequenzen eines solchen wellenförmigen Verlaufs aller Kühlrippen vorgesehen werden. Es ist zur Erzielung einer hohen Konvektion bei gleichbleibend guten Wärmeübergang jedoch nicht notwendig, dass der wellenförmige Verlauf der Verformung einer Kühlrippe mit unveränderter Frequenz und gleichgroßer Amplitude vorliegt. Ändert sich jedoch die Frequenz oder Amplitude eines solchen wellenförmigen Verlaufes einer Kühlrippe, so muss dies in gleicher Weise für die benachbarten Kühlrippen zutreffen, damit sich in keinem Fall zwei benachbarte Kühlrippen einander nähern. Der Abstand der Kühlrippen zueinander soll durch die Verformung nicht reduziert werden.

Die Profilierungen der Kühlrippen werden vorzugsweise quer zur Längsausdehnung des Grundprofils ausgerichtet. Solche Profilierungen können über die gesamte Längsausdehnung des Profils vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, die Kühlrippen nur in einem bestimmten Bereich, d. h., nicht über die gesamte Längsausdehnung des Grundprofils zu verformen.

In bevorzugter Weise werden die Kühlrippen nicht über ihre gesamte Höhe verformt, sondern ausgehend von ihrem freien Ende maximal über eine Höhe, die nicht größer als 0,8-fache der Höhe der Kühlrippen ist. Dadurch wird verhindert, dass die Kühlrippe beim Verformungsprozess von der Wandung des Grundprofils abreißt. Es hat sich gezeigt, dass das Verformen der Kühlrippen über deren halbe Höhe bereits zu einer guten Konvektion führt.

In der Regel erfolgen die Profilierungen derart, dass die maximale Ausbauchung am freien Ende der Kühlrippe vorliegt und zum Kühlrippenfuß hin abnimmt.

Die vorgenannten Profilierungen an den Kühlrippen können sowohl bei stranggepressten Profilen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als auch bei Profilen vorgesehen werden, die aus einem Grundprofil mit einem Kühlprofil bestehen, welche thermisch miteinander verbunden sind, wie dies im Stand der Technik DE 197 29 857 A1 offenbart ist.

Die Grundprofile können im Querschnitt mehrere parallele Kanäle aufweisen, die durch die äußere Wandung des Grundprofils und durch im Grundprofil angeordnete parallel verlaufende Stege begrenzt werden. Des Weiteren können in den Kanälen an der Innenseite der Wandung des Grundprofils angeordnete und zu den Stegen parallel verlaufende Stegansätze vorgesehen sein. Zur Erhöhung des Wärmeübergangs sind in einer weiteren Ausführungsform zwischen den parallel verlaufenden Kühlrippen zusätzlich parallel verlaufende Erhebungen von geringer Höhe vorgesehen, die vorzugsweise nicht profiliert sind.

Ein solches Hohlkammerprofil kann als Kraftstoffkühler für Kraftfahrzeuge, insbesondere zum Kühlen eines aus einer Einspritzvorrichtung in einen Kraftstofftank zurückfließenden Kraftstoffes, angewendet werden. Ein solcher Kraftstoffkühler weist gegenüber dem vorbekannten Kraftstoffkühler aus der DE 197 29 857 A1 eine höhere Leistung auf, da er bei gleich gutem Wärmeübergang von Benzin zum Kühler und vom Kühler zur Umgebung zusätzlich durch die Turbulenzen, die mittels der Verwellung der Kühlrippen quer zum Luftstrom erzeugt werden, eine bessere Konvektion aufweist. Ein solches Hohlkammerprofil kann auf einfache Weise hergestellt werden. Im ersten Verfahrensschritt wird in bekannter Weise ein Grundprofil gefertigt, welches an mindestens einer Außenseite einer ebenen Wandung parallel und in Längsrichtung des Grundprofil verlaufende Kühlrippen besitzt. Dieses Grundprofil kann durch Strangpressen eines Hohlprofilstrangs mit dem entsprechenden Querschnitt und anschließendem Ablängen der gewünschten Längen vom Profilstrang erhalten werden. Es sind auch andere Verfahren denkbar, wie diese in der vorbekannten Schrift aufgeführt werden, insbesondere auch die separate Erzeugung des Grundprofils und eines Kühlprofils die thermisch dann miteinander verbunden werden.

Ausgehend von dem bekannten Grundprofil mit den außenseitigen Kühlrippen werden im nächsten Verfahrensschritt die Kühlrippen quer zur Längsausdehnung des Grundprofils verformt. Hierbei werden die freien Enden der Kühlrippen quer zur Längsausdehnung des Grundprofils verschoben. Da sich die Verschieberichtung in Längsausdehnung des Grundprofils alternierend ändert, wird eine verformte Kühlrippe mit einem wellenförmigen Verformungsverlauf erhalten. Dies bedeutet, dass sich in Längsausdehnung des Grundprofils linksgerichtete und rechtsgerichtete Profilierungen bei ein und dergleichen Kühlrippe abwechseln. Obwohl das freie Ende jeder Kühlrippe seine Position entlang der Längsausdehnung des Grundprofils ändert, wird der Abstand zwischen der jeweiligen Kühlrippe und einer benachbarten Kühlrippe nicht verkleinert. Damit ist es möglich, dass die gleiche Menge an Luftstrom, der die Wärme vom Profil wegführen soll, das Profil passieren kann.

Die Verwellung der Kühlrippen wird insbesondere dadurch erreicht, dass ein kammartiges Verformungswerkzeug auf das Profil aufgesetzt wird und gleichzeitig alle nebeneinanderliegenden Kühlrippen mit einer entsprechenden Verformungskraft beaufschlagt werden, die bei allen Kühlrippen zu einer gleichgroßen gleichgerichteten Profilierung führt. Durch Wiederholung dieses Vorgangs, wobei das Verformungswerkzeug vorher in Längsausrichtung des Grundprofils bewegt wurde, sind weitere Profilierungen erzielbar.

In besonders bevorzugter Weise wird eine Batterie von derartigen Kämmen benutzt, die in einem Verformungsschritt alle erwünschten Verformungen an den Kühlrippen ausführt.

Zur Herstellung eines Hohlkammerprofils wird die erfindungsgemäße Verformungsvorrichtung eingesetzt, die aus mindestens einem kammartigen Verformungswerkzeug besteht, wobei an der Unterseite jedes Verformungswerkzeuges eine Anzahl nebeneinander und in gleichmäßigem Abstand angeordneter Eingriffsstifte vorgesehen ist. Diese Anzahl der Eingriffsstifte muss mindestens der Anzahl der Zwischenräume zwischen den Kühlrippen entsprechen. Wird ein solches kammartiges Verformungswerkzeug mit der minimalen Anzahl der Eingriffsstifte benutzt, ist das Verformungswerkzeug derart vor dem Umformvorgang zu positionieren, dass je ein Eingriffsstift in je einen Zwischenraum zwischen den Kühlrippen eingreift. Das Werkzeug wird zur Herstellung der vorgenannten Verwellung an den Kühlrippen quer zur Längsausdehnung des Grundprofils verschoben. Wird bei diesem ersten Schritt je eine linksgerichtete Profilierung an jeder Kühlrippe erzeugt, wird das Verformungswerkzeug nachfolgend in seine Ausgangsposition zurückgeschoben und anschließend in Längsrichtung des Grundprofils innerhalb der Zwischenräume zwischen den Kühlrippen ein Stück vorwärtsbewegt. In einem nächsten Schritt erfolgt dann eine erneute Verformung, diesmal in entgegengesetzter Verschieberichtung, so dass eine rechtsgerichtete Profilierung an den Kühlrippen erzeugt wird. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Kühlrippen über die gesamte Längsausdehnung des Grundprofils verformt sind bzw. in einem gewünschten Bereich des Grundprofils. Es ist auch möglich, dass das kammartige Verformungswerkzeug ausschließlich eine Querbewegung durchführt, d. h., ausgehend von einer Ausgangsstellung abwechselnd eine Verschiebebewegung nach links und rechts ausführt und in Längsrichtung das Grundprofil bewegt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass ausgehend vom stranggepressten Profilstrang eine solche Verformung direkt am Hohlprofilstrang vorgenommen wird und erst nach der Verformung die gewünschte Länge eines Grundprofils vom Profilstrang abgetrennt wird.

Weist ein Verformungswerkzeug, wie oben beschrieben, nur eine minimale Anzahl an Eingriffsstiften auf, nämlich genauso viel, wie Zwischenräume zwischen den Kühlrippen vorhanden sind, so wird bei dem oben beschriebenen Verfahren die erste und letzte Kühlrippe nur bei jedem zweiten Verformungsschritt umgeformt. Dies ist jedoch nicht nachteilig, da sich der Abstand zur jeweils benachbarten Kühlrippe nicht verkleinert. Ist dies nicht gewünscht, so kann ein Verformungswerkzeug eingesetzt werden, das soviel Eingriffsstifte besitzt, wie Kühlrippen am Grundprofil vorhanden sind bzw. ein Eingriffsstift mehr. Beim zuletzt genannten Fall werden mit jedem Verformungsschritt alle Kühlrippen mit einer Profilierung versehen.

Ein besonders rationales Verfahren besteht darin, gleichzeitig alle Profilierungen an den Kühlrippen des Grundprofils vorzunehmen. Dazu wird eine Verformungsvorrichtung eingesetzt, die aus einer Batterie gleicher Verformungswerkzeuge zusammengesetzt ist. In diesem Fall handelt es sich ebenfalls um kammartige Verformungswerkzeuge, die an der Unterseite mit einer Anzahl nebeneinander und in gleichmäßigem Abstand angeordneter Eingriffsstifte versehen ist. Es werden soviel Verformungswerkzeuge in einer Batterie nebeneinander angeordnet, bis die Batterie den Bereich des Grundprofils abdeckt, wo Verformungen an den Kühlrippen gewünscht sind.

Jeder Kamm der Batterie besitzt die gleiche Anzahl Eingriffsstifte und zwar bevorzugt genauso viel Eingriffsstifte, wie Kühlrippen am Grundprofil vorhanden sind, also genauso viel, wie Kühlrippen verformt werden sollen. Die einzelnen Verformungswerkzeuge der Batterie werden so positioniert, dass der erste Eingriffsstift des Verformungswerkzeugs vor der ersten Kühlrippe bzw. im ersten Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Kühlrippe eingreifen kann. Beim Verformungsvorgang werden nun gleichzeitig alle Verformungswerkzeuge quer zur Längsausrichtung des Grundprofils verschoben, wobei abwechselnd ein Werkzeug nach links und ein Werkzeug nach rechts gedrückt wird.

Um beim Strangpressen keine engen Toleranzen einhalten zu müssen, werden die Eingriffsstifte so dimensioniert, dass sie eine maximale Dicke bzw. einen maximalen Durchmesser aufweisen, der dem 0,8-fachen des Abstandes zweier benachbarter Kühlrippen entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnungen beschreiben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Grundprofil mit unverformten Kühlrippen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Grundprofil mit unverformten Kühlrippen und einer aufgesetzten Batterie von Ver formungswerkzeugen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Grundprofil mit verformten Kühlrippen,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Grundprofils von Fig. 1 vor dem Verformen,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Verformungsvorrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des einen Endes eines geprägten Grundprofils mit Abschlusselement und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des anderen Endes eines geprägten Grundprofils mit Abschlusselement.

In der Fig. 1 ist ein Grundprofil 10 aus Leichtmetall gezeigt, wie es beispielsweise durch Strangpressen erhalten werden kann. Der Querschnitt des Grundprofils 10 ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Grundprofil 10 weist mehrere in Längsrichtung des Grundprofils 10 ausgerichtete parallele Kanäle 11 auf. Diese Kanäle 11 werden durch die Wandung 12 bzw. durch die Stege 13 begrenzt. Das Grundprofil 10 kann des Weiteren an den Innenseiten 18 der Wandung 12 in den Kanälen 11 zusätzlich parallel zu den Stegen 13 verlaufende Stegansätze 16 besitzen. Es können auch mehrere Stegansätze 16 je Kanal 11 vorgesehen werden. Diese Stegansätze 16 erhöhen die innere Oberfläche des Grundprofils 10 und damit den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid, welches durch das Profil fließt und dem Grundprofil 10. Ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Grundprofil 10 und der Umgebung wird durch die Kühlrippen 20 ermöglicht. Diese Kühlrippen 20 sind in dem Beispiel der Fig. 4 ausschließlich auf einer ebenen Außenseite 19 des Grundprofils 10 vorgesehen. Die Kühlrippen 20 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen in Längsrichtung des Grundprofils 10, wie dies besser aus Fig. 1 zu ersehen ist. Zusätzlich zu den Kühlrippen können Erhebungen 17 vorgesehen werden. Auch diese tragen zur Vergrößerung der äußeren Oberfläche des Grundprofils 10 bei. Diese Erhebungen 17 weisen eine wesentlich geringere Höhe als die Kühlrippen 20 auf und werden vorzugsweise nicht verformt.

Bei dem vorgenannten Grundprofil 10 sollen nun die Kühlrippen 20 durch ein Umformverfahren verwellt werden. Dies erfolgt in besonders bevorzugter Weise durch eine Batterie von Umformwerkzeugen 30, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Umformwerkzeuge 30 besitzen an ihrer Unterseite eine Anzahl Eingriffsstifte 33, die so nebeneinander angeordnet sind, dass sie in die Zwischenräume 29 zwischen den Kühlrippen 20 eingreifen können. In bevorzugter Weise werden zwischen den Enden 34, 35 des Werkzeugs 30 genauso viel Eingriffsstifte 33 vorgesehen, wie parallel nebeneinander angeordnete Kühlrippen 20 am Grundprofil 10 vorhanden sind, so dass je ein Eingriffsstift 33 eine Kühlrippe 20 verformen kann. Das Verformungswerkzeug 30 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Verformung erfolgt, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, quer zur Längsausdehnung des Grundprofils 10, nämlich durch je ein Werkzeug 30 abwechselnd in Verschieberichtung 31 und durch das nächste Werkzeug 30 in Verschieberichtung 32. Dadurch wird ein wellenförmiger Verlauf der Kühlrippen 20 erzeugt, wie dies bei dem Grundprofil 10 gemäß Fig. 3 zu sehen ist. Zum einfachen Ausführen des Verformungsvorgangs, insbesondere zum gleichzeitigen Erzielen aller Profilierungen 21, 22 an den Kühlrippen 20 werden alle Werkzeuge 30 der Batterie gleichzeitig in die jeweilige Verschieberichtung 31 bzw. 32 gedrückt. Dazu ist eine versetzte Anordnung der Verformungswerkzeuge 30 vorteilhaft, wobei die Werkzeugenden 35 der Werkzeuge 30, die in die Verschieberichtung 31 bewegt werden sollen, über das Batterieende hinausragen und bei den dazwischen angeordneten Verformungswerkzeugen 30, die in die Verschieberichtung 32 gedrückt werden sollen, ragt das Ende 34 auf der anderen Seite über das Batterieende hinaus. Durch einen rechts- bzw. linksseitigen Druck auf die herausragenden Enden 34 bzw. 35 in Verschieberichtung 32 bzw. 31 werden dann die linksgerichteten Profilierungen 21 bzw. die rechtsgerichteten Profilierungen 22 erzeugt. Nach dem Verformungsvorgang sind die Verformungswerkzeuge 30 dann so angeordnet, dass jeweils alle Enden 34, 34' und alle Enden 35, 35' fluchten. Siehe Fig. 2.

Um einen solchen Verformungsvorgang zu ermöglichen, müssen die Eingriffsstifte 33 an den Werkzeugen 30 einen Abstand B aufweisen, der mit dem Abstand A der Kühlrippen 20 übereinstimmt. Die maximale Dicke D der Eingriffsstifte bzw. der maximale Durchmesser der Eingriffsstifte 33 sollte nicht größer als das 0,8-fache des Abstandes A zweier benachbarter Kühlrippen 20 sein. Durch diese Wahl der maximalen Dicke D der Eingriffsstifte 33 ist garantiert, dass die Verformungswerkzeuge 30 ohne Probleme in die Zwischenräume 29 zwischen den Kühlrippen 20 eingreifen können, auch wenn die stranggepressten Profile nicht ganz maßhaltig beim Strangpressen erzeugt werden.

Die Länge L der Eingriffsstifte 33 wird so gewählt, dass sie beim Verformen nicht zu tief in die Zwischenräume 29 zwischen den Kühlrippen 20 eingreifen. Bei Kühlrippen 20 der Höhe H sollten die Eingriffsstifte 33 ausgehend von den freien Enden 23 der Kühlrippen 20 nicht tiefer als das 0,8-fache der Höhe H in die Kühlrippen 20 eingreifen. Damit bleibt der an der Wandung 12 befestigte Fuß der Kühlrippen 20 unverformt. Dadurch ist gewährleistet, dass es bei Verformen nicht zum Abreißen der Kühlrippen 20 von der Außenseite 19 des Grundprofils 10 kommt. In der Regel ist es ausreichend, die halbe Höhe H der Kühlrippen 20 umzuformen.

In der Fig. 3 ist dann das Grundprofil 10 nach dem Verformungsvorgang der Kühlrippen 20 gezeigt. Das Grundprofil 10 besitzt verschiedene Bereiche, zum einen die Bereiche I. In diesen Bereichen I der Längsausdehnung des Grundprofils 10 sind die Kühlrippen 20 nicht verformt und weisen einen Abstand A zueinander auf. Ausgehend von den offenen Enden 14 des Grundprofils 10 zeigen die Kühlrippen 20 zuerst einen geraden Verlauf und dann in dem Bereich II einen wellenförmigen Verlauf. Sie gehen dann im Beispiel der Fig. 3 zum offenen Ende 15 des Grundprofils 10 wieder in einen geraden Verlauf über. Erfindungsgemäß verändert sich der Abstand A' zweier benachbarter Kühlrippen 20 auch im verformten Bereich II nicht. Dies wird dadurch möglich, dass alle Kühlrippen 20 den gleichen wellenförmigen Verlauf aufweisen, nämlich abwechselnd linksgerichtete Profilierungen 21 und rechtsgerichtete Profilierungen 22, wobei die Amplituden der entsprechenden Profilierungen 21, 22 mit den entsprechenden Amplituden der benachbarten Kühlrippen übereinstimmen. Dies wird dadurch möglich, dass alle Kühlrippen durch ein Verformungswerkzeug 30 in gleicher Weise beaufschlagt werden.

Es ist selbstverständlich möglich, das Grundprofil 10 in seiner gesamten Längsausdehnung mit verweilten Kühlrippen 20 zu versehen.

Durch die vorbeschriebene Wellung der Kühlrippen 20 wird der sonst ungestörte Luftstrom, der das Grundprofil 10 kühlen soll, gestört. Dies führt zu einer besseren Konvektion. Auf Grund der unverändert gebliebenen Abstände A, A' zwischen den Kühlrippen 20 ist der freie Querschnitt für den Durchfluss des Luftstromes konstant, der Wärmeaustausch wird in keiner Weise behindert.

Das in Fig. 3 gezeigte Hohlkammerprofil aus Metall mit den verweilten Kühlrippen 20 kann auch mittels eines einzigen Verformungswerkzeuges 30 erhalten werden. Im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Verfahren mit einer Batterie von Verformungswerkzeugen 30, wo jedes einzelne Verformungswerkzeug 30 nur eine Verformungsbewegung in Verschieberichtung 31 bzw. 32 vornimmt, um mit jedem Eingriffsstift 33 je eine Profilierung 21 bzw. 22 zu erzeugen, muss bei der Verwendung nur eines Verformungswerkzeuges 30, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, der Verformungsvorgang mit diesem Werkzeug mehrmals wiederholt werden. So wird beispielsweise das Verformungswerkzeug 30 mit den Eingriffsstiften 33 in die Zwischenräume 29 am Rundprofil 10 eingesetzt. Anschließend erfolgt eine Verformung in Verschieberichtung 31 quer zur Längsausdehnung des Grundprofils 10. Dann fährt das Verformungswerkzeug 30 in seine Ausgangsposition zurück. Nachfolgend wird entweder das Grundprofil 10 in Längsausdehnung des Grundprofils bewegt oder das Verformungswerkzeug 30. Nach dieser Längsbewegung erfolgt dann die Verformung in Verschieberichtung 32, anschließend wieder die Rückbewegung in die Ausgangsposition und ein entsprechender Vorschub entweder des Profils 10 oder des Verformungswerkzeuges 30.

Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis ein gewünschter Bereich II am Grundprofil 10 verformt ist.

Bei einem solchen Verformungswerkzeug 30 kann der Abstand C' zwischen dem Werkzeugende 34 und dem ersten Eingriffsstift 31', wie auch der Abstand C zwischen dem letzten Eingriffsstift 33" und dem Werkzeugende 35 beliebig gewählt werden. In der Regel wird man die Abstände C' und C jedoch so groß wählen, dass beim Verformungsvorgang, d. h. bei Ausübung eines Druckes in Querrichtung, das Grundprofil 10 nicht beeinträchtigt wird. Bei der Verwendung von mehreren Verformungswerkzeugen 30 in einer Batterie, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wird vorzugsweise der Abstand C und Abstand C' gleich groß gewählt. Die Verformungswerkzeuge 30 werden so oberhalb des Grundprofils 10 positioniert, dass beispielsweise der erste Eingriffsstift 33' in den ersten Zwischenraum 29 zwischen der ersten und zweiten Kühlrippe eingreifen kann. Der letzte Eingriffsstift 33" dieses ersten Verformungswerkzeuges 30 befindet sich dann hinter der letzten Kühlrippe 20 auf der entgegengesetzten Seite des Grundprofils 10. Das zweite Verformungswerkzeug 30, wie dies auch in Fig. 2 gezeigt ist, wird dann versetzt dazu angeordnet, so dass der erste Eingriffsstift 33' vor der ersten Kühlrippe 20 positioniert ist und der letzte Eingriffsstift 33" auf der anderen Seite des Verformungswerkzeuges 30 in den letzten Zwischenraum 29 zwischen der vorletzten und letzten Kühlrippe 20. Bei den nächsten Verformungswerkzeugen 30 in der Batterie wiederholt sich diese Anordnung. Das erste Verformungswerkzeug 30 wird dann quer zur Längsausdehnung des Grundprofils 10 in Verschieberichtung 31 bewegt und erzeugt linksgerichtete Profilierungen 21. Das zweite Verformungswerkzeug 30 erzeugt durch Krafteinwirkung in Verschieberichtung 32 eine rechtsgerichtete Profilierung 22.

Es ist zu sehen, dass vor dem Verformungsvorgang vor jedem Eingriffsstift 33 eine Kühlrippe 20 liegt, die durch den jeweiligen Eingriffsstift 33 verweht werden kann.

Das in Fig. 3 gezeigte fertige Hohlkammerprofil aus Metall kann beispielsweise als Kraftstoffkühlerprofil Anwendung finden. Hierbei ist insbesondere an einen Kraftstoffkühler zum Kühlen eines aus einer Einspritzvorrichtung in einem Kraftstofftank zurückfließenden Kraftstoffes gedacht. Ein solcher Kraftstoffkühler wird an seinen offenen Enden 14, 15 des Grundprofils 10 mit eingesetzten Abschlusselementen 24, 25 verschlossen, wobei wenigstens ein Abschlusselement 24 mit Anschlussstutzen 26, 27 für den Kraftstoff ausgerüstet ist. Diese Abschlusselemente 24, 25 sind in den Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt. Das Grundprofil 10 ist in diesem Fall nur angedeutet. Wie den Fig. 6 und Fig. 7 des Weiteren zu entnehmen ist, überragt die Wandung 12 des Grundprofils 10 die Stirnseiten der die Kanäle 11 bildenden Stege 13 an den offenen Enden 14, 15. Dadurch wird es möglich, die Abschlusselemente 24, 25 in die Grundprofile 10 einzusetzen und in einfacher Weise mit dem Grundprofil zu verbinden. Besteht das Grundprofil 20 beispielsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und ebenso die Abschlusselemente 24, 25 und die Anschlußstutzen 26, 27, so ist eine Verbindung durch Hartlöten möglich. In diesem Fall werden die Abschlusselemente 24, 25 bevorzugt lotplattiert. Es ist jedoch auch eine Festlegung der Abschlusselemente 24, 25 durch andere Verbindungsverfahren, wie Verkleben, Verschweißen oder Verlöten, möglich. In den Fig. 6 und Fig. 7 ist des Weiteren angedeutet, dass die benachbarten Stege 13, 13' versetzt zueinander angeordnete Stirnseiten besitzen, so dass jeder zweite Steg 13 mit seiner Stirnseite am offenen Ende 14 an das Anschlusselement 24 zur Anlage kommt und die jeweils andere Stirnseite 17 der Stege 13 einen Abstand zu dem Abschlusselement 25 am Ende 15 des Grundprofils 10 aufweist. Die zu den Stegen 13 benachbarten Stege 13' dagegen weisen einen Abstand ihrer Stirnseiten zu dem Abschlusselement 24 auf und ihre jeweiligen Stirnseiten am freien Ende 15 liegen an dem Abschlusselement 25 an. Das ermöglicht einen mäanderförmigen Fluss des Kraftstoffes, der über die Anschlussstutzen 26, 27 am Abschlusselement 24 zu- und abfließen kann. Diese Anschlussstutzen 26, 27 ragen mit ihren Enden in entsprechend erweiterte Kanäle 11' ein. Es ist möglich, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, die Anschlussstutzen 26, 27 einteilig mit dem Abschlusselement 24 zu verbinden. Eine solche Verbindung kann jedoch auch erst nach dem Einsetzen im Grundprofil 10, nämlich beim Verbinden mit dem Grundprofil 10, z. B. durch Hartlöten erfolgen.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftstoffkühlers besteht darin, dass gleichzeitig mit der Erzeugung der Profilierung 21, 22 je ein Prägevorgang an den offenen Enden 14, 15 des Grundprofils 10 vorgenommen wird, wobei die Stirnseiten der die Kanäle 11 bildenden Stege 13, 13' und wenn vorhanden, der Stegansätze 16 ins Profilinnere hinein verprägt werden, um anschließend ein Einsetzen der Abschlusselementes 24, 25 zu ermöglichen. Bei diesem Prägevorgang wird jeder zweite Steg 13 bzw. 13' stärker verprägt.

Wie bereits erwähnt, geben die vorbeschriebenen Ausführungsformen den Erfindungsgegenstand nur beispielsweise wieder, der keinesfalls allein darauf beschränkt ist. Es sind vielmehr noch mancherlei Änderungen und andere Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, insbesondere sind alle aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlichen Merkmale erfindungswesentlich, auch wenn sie nicht ausdrücklich beansprucht worden sind.

Bezugszeichenliste

10

Grundprofil

11

Kanal

11

' äußere Kanal

12

Wandung

13

,

13

' Steg

14

offene Ende von

10

15

offene Ende von

10

16

Stegansätze

17

Erhebungen

18

Innenseite von

12

19

Außenseite von

12

20

Kühlrippen

21

linksgerichtete Profilierung

22

rechtsgerichtete Profilierung

23

freies Ende von

20

24

Abschlusselement

25

Abschlusselement

26

Anschlussstutzen

27

Anschlussstutzen

28

Ausnehmungen

29

Zwischenraum

30

Verformungswerkzeug

31

Verschieberichtung

32

Verschieberichtung

33

Eingriffsstift

33

',

33

" endseitige Eingriffsstift

34

,

34

' Werkzeugende

35

,

35

' Werkzeugende
I unverformter Bereich
II verformter Bereich
A Abstand von

20

bei I
A' Abstand von

20

bei II
B Abstand von

33

C Abstand von

33

' bis

34

C' Abstand von

33

" bis

35

D Dicke von

33

H Höhe von

20

L Länge von

33

Claims

1. Verformungsvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkammerprofils aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, wobei das Hohlkammerprofil aus einem Grundprofil (10) besteht, welches an mindestens einer Außenseite (19) seiner ebenen Wandung (12) parallel und in Längsrichtung des Grundprofils (10) verlaufende Kühlrippen (20) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein kammartiges Verformungswerkzeug (30) eingesetzt wird, wobei an der Unterseite des Verformungswerkzeugs (30) eine Anzahl nebeneinander und in gleichmäßigen Abstand zueinander angeordneter Eingriffsstifte (33) vorgesehen ist, wobei die Anzahl der Eingriffsstifte (33) mindestens der Anzahl der Zwischenräume (29) zwischen den Kühlrippen (20) entspricht.

2. Verformungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batterie gleicher kammartiger Verformungswerkzeuge (30) vorgesehen ist, um vor dem Verformen jeweils einen Eingriffsstift (33) neben je einer Kühlrippe (20) zu positionieren und anschließend durch gleichzeitige Verschiebung der Verformungswerkzeuge (30) quer zur Längsausdehnung des Grundprofils (10) nämlich abwechselnd in Verschieberichtung (31) und in Verschieberichtung (32) alle Kühlrippen (20) mit den gleichen Profilierungen (21, 22) zu versehen.

3. Verformungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie nur einem Bereich (II) am Grundprofil (10) abdeckt.

4. Verformungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (B) der Eingriffsstifte (33) der Verformungswerkzeuge (30) mit dem Abstand (A) der Kühlrippen (20) übereinstimmt.

5. Verformungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke (D) der Eingriffsstifte (33) nicht größer ist als das 0,8-fache des Abstandes (A) zweier benachbarter Kühlrippen (20).

6. Verformungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungswerkzeuge (30) vor dem Verformungsvorgang so positioniert sind, dass die jeweiligen Werkzeugenden (34 oder 35) um mindestens den Verschiebeweg aus der Batterie herausragen und dass vorzugsweise nach dem Verformungsvorgang alle Werkzeugenden (34 bzw. 35) fluchten.