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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flachrohr für Wärmetauscher,
insbesondere für Ladeluftkühler, mit einer innen
liegenden Turbulenzeinlage sowie einen Wärmetauscher, insbesondere
einen Ladeluftkühler, aufweisend derartige Flachrohre.
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Gattungsgemäße
Flachrohre dienen üblicherweise zur strömungstechnischen
Verbindung eines Einlasssammelbehälters mit einem Auslasssammelbehälter
eines Wärmetauschers, z. B. eines Ladeluftkühlers
oder eines Ölkühlers, wozu die Flachrohre übereinander
gestapelt und mit ihren Rohrbreitseiten benachbart zueinander angeordnet
sind und mit ihren Rohrenden jeweils in den Einlass- und den Auslasssammelbehälter
münden. Zudem sind vorzugsweise zwischen den Flachrohren
lamellen- bzw. wellenartige Bleche angeordnet, die mit ihren Scheiteln
an den Breitseiten der Flachrohre angelötet sind. Die Bleche
dienen zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche.
Durch die Flachrohre strömt ein flüssiges oder
gasförmiges, zu kühlendes Medium, z. B. Ladeluft,
und zwischen den Flachrohren und durch die Bleche hindurch strömt
ein gasförmiges oder flüssiges, Wärme
aufnehmendes Medium, bevorzugt Luft, wobei ein Wärmeaustausch
zwischen den beiden Medien stattfindet.
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Um
die Wärmeübertragung zu verbessern, ist es bekannt,
dass die Flachrohre innen liegende Turbulenzbleche bzw. Turbulenzeinlagen
aufweisen. Diese dienen primär der Erzeugung einer turbulenten Strömung
des durch die Flachrohre strömenden Mediums. Zudem können
die Turbulenzeinlagen mit der Rohrwand der Flachrohre verlötet
sein, so dass sie auch der Erhöhung der Innendruckfestigkeit
aufgrund einer Zugankerwirkung dienen.
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Bei
den Turbulenzeinlagen handelt es sich beispielsweise um gewellte
Bleche („Wave-Fins”), die beispielsweise mittels
Rollverformung hergestellt werden und mehrere zueinander benachbarte,
sich jeweils in eine Rohrlängsrichtung durchgehend erstreckende
Strömungskammern bilden. Alternativ dazu handelt es sich
bei den Turbulenzeinlagen um so genannte Offset-Fins, die jeweils
Strömungskammern bilden, die in Rohrlängsrichtung
hintereinander angeordnet sind, wobei die hintereinander angeordneten
Strömungskammern in eine Rohrquerrichtung zueinander versetzt
angeordnet sind. Dadurch entstehen versetzt zueinander angeordnete
Kanten, auf die die Strömung auftrifft, wodurch Turbulenz
erzeugt wird. Eine mögliche Ausführungsform von
Offset-Fins ist z. B. aus der
DE 10 2006 031 675 A1 bekannt.
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Zur
Herstellung der Flachrohre werden die vorgefertigten Turbulenzeinlagen üblicherweise
in die vorgefertigten Flachrohre eingeschoben und zweckmäßigerweise
mit diesen verlötet. Dieses Herstellungsverfahren ist relativ
aufwendig. Insbesondere handelt es sich dabei um einen mehrstufigen
Prozess, bei dem die Flachrohre mehrmals in die Hand genommen werden
müssen, was hohe Kosten mit sich bringt.
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Zudem
ist es beispielsweise aus der
DE 10 2006 031 675 A1 bekannt, die Flachrohre
mitsamt den Turbulenzeinlagen aus einem Stück zu fertigen. Dazu
wird ein Abschnitt eines Flachbandes zunächst u. a. mittels
Rollverformung kontinuierlich zu einer Endlos-Turbulenzeinlage verformt,
wobei seitlich neben dem verformten Abschnitt das Flachband glatt belassen
wird. Anschließend werden die glatten Abschnitte abgekantet
und um den verformten Abschnitt herum gewickelt, so dass ein Endlosflachrohr gebildet
wird. Das Endlosflachrohr wird anschließend längsseitig
verschweißt und abgelängt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Flachrohres
für Wärmetauscher, insbesondere für Ladeluftkühler,
mit einer innen liegenden Turbulenzeinlage, das einfach, schnell
und kostengünstig herstellbar ist, eine hohe Stabilität
gegenüber Druckbelastung von außen und innen aufweist
und gute Wärmetauschereigenschaften aufweist.
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Weitere
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Wärmetauschers,
insbesondere eines Ladeluftkühlers, mit derartigen Flachrohren.
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Diese
Aufgaben werden durch ein Flachrohr mit den Merkmalen von Anspruch
1 und einen Wärmetauscher mit den Merkmalen von Anspruch
22 gelöst.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft
näher erläutert. Es zeigen:
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1:
Eine schematische, rohrschmalseitige Ansicht des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers
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2:
Einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen
Flachrohres
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3:
Schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung
eines Flachrohres
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4:
Schematisch einen Querschnitt eines nicht abgekanteten Endlosprofilbleches
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5:
Schematisch einen Querschnitt des abgekanteten Endlosprofilbleches
und eines abgekanteten Endlosflachbandmaterials zur Herstellung einer
Rohrwand
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6:
Schematisch einzelne Schritte des Umformvorgangs des Endlosflachbandmaterials
und des Endlosprofilbleches zu einem Endlosflachrohr mit Endlosturbulenzeinlage
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7:
Schematisch zwei übereinander angeordnete Biegerollen
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8:
Schematisch zwei übereinander angeordnete Abkantrollen
einer ersten Abkanteinrichtung
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Der
erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 (1)
weist einen Einlasssammelbehälter 2, einen dazu
beabstandet angeordneten Auslasssammelbehälter 3, mehrere
parallel zueinander und nebeneinander, sowie voneinander beabstandet
angeordnete erfindungsgemäße Flachrohre 4,
sowie vorzugsweise zwischen den Flachrohren 4 angeordnete
und mit diesen in Verbindung stehende lamellenartige bzw. wellenartige
Bleche 5 auf, die zur Vergrößerung der Wärmestaustauschfläche
dienen. Die Flachrohre 4 sind dabei zwischen den beiden
Sammelbehältern 2; 3 angeordnet und verbinden
diese strömungstechnisch miteinander. Der Einlasssammelbehälter 2 weist
eine Einlassöffnung zum Einlassen des zu kühlenden
ersten Mediums, insbesondere Ladeluft, in den Einlasssammelbehälter 2 auf.
Der Auslasssammelbehälter 3 weist eine Auslassöffnung
zum Auslassen des gekühlten ersten Mediums, aus dem Auslasssammelbehälter 3 auf.
Dabei schließt sich an die Einlassöffnung vorzugsweise
ein Einlassanschlussstutzen 6 zum Anschluss an das Kühl-
oder Heizsystem und an die Auslassöffnung ein Auslassanschlussstutzen 7 zum
Anschluss an das Kühl- oder Heizsystem an. Bei dem erfindungsgemäßen
Wärmetauscher 1 handelt es sich somit um einen
Gegenstromwärmetauscher, bei dem ein erstes, zu kühlendes
bzw. Wärme abgebendes, flüssiges oder gasförmiges
Medium von dem Einlasssammelbehälter 2 in einer
Strömungsrichtung 8 durch die Flachrohre 4 hindurch
in den Auslasssammelbehälter 3 strömt
und dabei gekühlt wird. Die Kühlung erfolgt durch
Wärmeaustausch mit einem zweiten, kühlenden bzw.
Wärme aufnehmenden, vorzugsweise gasförmigen,
Medium, z. B. Luft, das in einer Gegenstromrichtung 9 zwischen
den Flachrohren 4, um die lamellenartigen Bleche 5 senkrecht
zur Strömungsrichtung 8 herum strömt
und dabei Wärme aufnimmt.
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Ein
erfindungsgemäßes Flachrohr 4 (2) weist
jeweils eine Rohrwand 10 mit einer Rohrwandaußenfläche 11 und
einer Rohrwandinnenfläche 12, sowie zwei sich
gegenüberliegenden und zueinander parallelen Rohrbreitseitenwandungen 13 und
zwei sich gegenüberliegenden und zueinander parallelen
Rohrschmalseitenwandungen 14 auf, über die die
Rohrbreitseitenwandungen 13 ineinander übergehen.
Sowohl die beiden Rohrbreitseitenwandungen 13 als auch
die beiden Rohrschmalseitenwandungen 14 sind vorzugsweise
ebenflächig bzw. eben bzw. plattenförmig ausgebildet,
so dass das Flachrohr 4 ei nen rechteckigen Querschnitt
aufweist. Die Rohrschmalseitenwandungen 14 können
aber auch abgerundet bzw. halbrund ausgebildet sein, so dass das
Flachrohr 4 einen im Wesentlichen flachovalen Querschnitt
aufweist (nicht dargestellt). Die Rohrwand 10 begrenzt
zudem ein Rohrinneres, das einen sich parallel zu einer mittigen
Rohrlängsachse 15 erstreckenden Strömungskanal 16 des
Flachrohres 4 bildet. Zudem weist das erfindungsgemäße Flachrohr 4 eine
Rohrmittenebene 17 auf, die die Rohrlängsachse 15 enthält
und mittig zwischen den beiden Rohrbreitseitenwandungen 13 und
parallel zu diesen angeordnet ist. Das Flachrohr 4 ist
vorzugsweise symmetrisch zur Rohrmittenebene 17 ausgebildet.
Außerdem weist das Flachrohr 4 eine zur Rohrlängsachse 15 parallele
Rohrlängsrichtung 18 und eine Rohrbreitenrichtung 19 auf,
die senkrecht zur Rohrlängsrichtung 18 und parallel
zur Rohrmittenebene 17 ist, auf.
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Außerdem
ist die Rohrwand 10 durch Rollverformung hergestellt und
ist längsseitig verschlossen, insbesondere mittels einer
sich parallel zur Rohrlängsrichtung 18 erstreckenden
Längsschweißnaht 20, worauf weiter unten
näher eingegangen wird. Die Längsschweißnaht 20 ist
zweckmäßigerweise an einer der beiden Schmalseitenwandungen 14 und
mittig in Bezug zu dieser angeordnet und erstreckt sich parallel
zur Rohrlängsachse 15. Mittels der Längsschweißnaht 20 sind
aneinander angrenzende bzw. aneinander anstoßende Rohrwandlängskanten
bzw. Rohrwandstoßkanten 75 (6)
der Rohrwand 10 miteinander verschweißt. Die aneinander
angrenzenden Rohrwandlängskanten 75 können aber
auch auf andere Weise miteinander verbunden sein, beispielsweise
miteinander verklebt oder verlötet sein.
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Das
erfindungsgemäße Flachrohr 4 weist zudem
eine innen liegende, im Strömungskanal 16 angeordnete
Stabilisationseinlage bzw. Turbulenzeinlage 21 auf, auf
deren Ausgestaltung weiter unten näher eingegangen wird.
Die Turbulenzeinlage 21 wird üblicherweise auch
als Turbulator oder als Fin bezeichnet.
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Im
Folgenden wird ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren mittels einer
vorteilhaften Vorrichtung 22 näher beschrieben:
Die
vorteilhafte Vorrichtung 22 (3) weist
eine Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung 23, eine Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung 24,
eine Zusammenführeinrichtung 25, mehrere Biegeeinrichtungen 26a,
b, vorzugsweise eine Schweißeinrichtung 27 und
eine Trenneinrichtung 29 auf.
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Die
Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung 23 weist eine
erste Bevorratungseinrichtung 30 für ein erstes
metallisches Endlosflachbandmaterial 31 zur Herstellung
der Turbulenzeinlage 21, vorzugsweise eine der ersten Bevorratungseinrichtung 30 in eine
horizontale Förderrichtung 32 nachgeordnete Stanzeinrichtung 28,
eine der Stanzeinrichtung 28 in Förderrichtung 32 nachgeordnete
Verformungseinrichtung 33 und eine der Verformungseinrichtung 33 nachgeordnete
erste Abkanteinrichtung 50 auf.
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Die
Bevorratungseinrichtung 30 ist z. B. ein Bandspeicher und
weist zumindest eine Vorratsrolle 74 auf, von der das zweckmäßigerweise
ein- oder beidseitig lotplattierte, metallische erste Endlosflachbandmaterial 31 im
wesentlichen kontinuierlich abgewickelt wird. Das erste Endlosflachbandmaterial 31 weist
dabei zweckmäßigerweise eine Wandstärke von
0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm auf. Zudem besteht das
erste Endlosflachbandmaterial 31 vorzugsweise aus Aluminium
und/oder Kupfer und/oder Stahl. Die Führung des ersten
Endlosflachbandmaterials 31 erfolgt zweckmäßigerweise
so, dass das ebenflächige Endlosflachbandmaterial 31 horizontal
ausgerichtet ist. Zudem weist die Bevorratungseinrichtung 30 vorzugsweise
in an sich bekannter Weise in Förderrichtung 32 der
Vorratsrolle 74 nachgeordnet mehrere tanzende Rollen (nicht
dargestellt) auf, die jeweils in Förderrichtung 32 hintereinander
und vertikal zueinander versetzt angeordnet sind und unabhängig
voneinander in vertikaler Richtung beweglich sind, so dass sie eine
variable Länge des ersten Flachbandmaterials 31 einspannen
können. Von den tanzenden Rollen wird das erste Flachbandmaterial 31 dann
weiter zur Stanzeinrichtung 28 gefördert.
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Die
Stanzeinrichtung 28 dient zum Ausstanzen von Löchern
(nicht dargestellt) aus dem ersten Endlosflachbandmaterial 31.
Mittels der Stanzeinrichtung 28 werden eine oder mehrere
sich parallel zur Förderrichtung 32 erstreckende
Reihen von Löchern erzeugt. Die Löcher dienen
zur Turbulenzerzeugung, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
Dazu weist die Stanzeinrichtung 28 zumindest zwei sich
gegenüberliegende Stanzrollen auf, zwischen denen das erste
Flachbandmaterial 31 durchgeführt wird. Dabei
weist eine der beiden Stanzrollen entsprechende, vorstehende Stempelelemente
und die andere Stanzrolle weist entsprechende Aussparungen auf,
in die die Stempelelemente eintauchen können.
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Alternativ
zur Stanzeinrichtung oder zusätzlich dazu ist eine Prägeeinrichtung
(nicht dargestellt) zum Einbringen von Turbulenz erzeugenden Prägungen
in das erste Flachbandmaterial 31 vorhanden. Die Prägeeinrichtung
weist in an sich bekannter Weise zwei sich gegenüberliegende
Prägerollen auf.
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Von
der Stanzeinrichtung 28 bzw. der Prägeeinrichtung
wird das erste Flachbandmaterial 31 dann weiter zur Verformungseinrichtung 33 gefördert.
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Die
Verformungseinrichtung 33 dient zur Verformung bzw. Umformung
des ersten Flachbandmaterials 31 zu einem profilierten
Endlosprofilblech 35 mit einem vorbestimmten Querschnittsprofil
(4). Die Verformung erfolgt zweckmäßigerweise
mittels Prägen, wozu die Verformungseinrichtung 33 zwei
in vertikaler Richtung übereinander angeordnete, drehbar
gelagerte Prägerollen 34a, 34b aufweist,
deren Drehachsen horizontal und senkrecht zur Förderrichtung 32 ausgerichtet
und die vertikal fluchtend zueinander angeordnet sind. Die beiden
Prägerollen 34a, 34b sind zudem in gegenläufige
Drehrichtungen antreibbar und derart voneinander beabstandet angeordnet,
dass das erste Flachbandmaterial 31, wenn es zwischen den
beiden Prägerollen 34a, 34b durchgeführt
wird, geprägt wird. Zum Einbringen der Prägungen
in das erste Flachbandmaterial 31 weisen die beiden Prägerollen 34a, 34b jeweils
außenliegende, umlaufende und im wesentlichen zylindrische
Prägeflächen auf, die jeweils die positiven bzw.
negativen Prägeformen der in das erste Flachbandmaterial 31 einzubringenden
Prägungen aufweisen. Insbesondere weist die Prägefläche
der unteren Prägerolle 34b positive, konvexe bzw.
her vorstehende Prägeformen auf und die Prägefläche
der oberen Prägerolle 34a die entsprechenden negativen,
konkaven, also nach einwärts gewölbten Prägeformen
dazu auf.
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Das
erzeugte Endlosprofilblech 35 weist eine Profilblechwandung 43,
zwei seitliche Profilblechlängskanten 36, eine
erste Profilblechbreitseite 44 und eine zweite, der ersten
Profilblechbreitseite 44 gegenüberliegende Profilblechbreitseite 45,
eine Längserstreckung in Förderrichtung 32 und
eine Quererstreckung in eine horizontale, zur Förderrichtung 32 senkrechte
Profilblechquerrichtung 37 auf. Zweckmäßigerweise
ist die erste Profilblechbreitseite 44 oberhalb der zweiten
Profilblechbreitseite 45 angeordnet.
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Von
der einen der beiden Profilblechlängskanten 36 aus
und in Profilblechquerrichtung 37 gesehen weist das Endlosprofilblech 35 zunächst
einen ersten äußeren unverformten, prägefreien,
ebenflächigen, plattenförmigen Abschnitt 38 auf.
Der erste äußere ebenflächige Abschnitt 38 ist
zweckmäßigerweise horizontal ausgerichtet. An
den ersten äußeren ebenflächigen Abschnitt 38 schließt
sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein erster verformter bzw.
profilierter, insbesondere geprägter, Abschnitt 39 an.
An den ersten verformten Abschnitt 39 schließt
sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein mittiger
unverformter, prägefreier, ebenflächiger, plattenförmiger
Abschnitt 40 an. Die erste Profilblechbreitseite 44 und
die zweite Profilblechbreitseite 45 des mittigen ebenflächigen
Abschnitts 40 sind jeweils koplanar zur ersten Profilblechbreitseite 44 bzw.
der zweiten Profilblechbreitseite 45 des ersten äußeren
unverformten Abschnitts 38. An den mittigen ebenflächigen
Abschnitt 40 schließt sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen
ein zweiter verformter bzw. profilierter, insbesondere geprägter,
Abschnitt 41 an. An den zweiten verformten Abschnitt 41 schließt
sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein zweiter äußerer
unverformter, prägefreier, ebenflächiger, plattenförmiger
Abschnitt 42 an. Die erste Profilblechbreitseite 44 und
die zweite Profilblechbreitseite 45 des zweiten äußeren
ebenflächigen Abschnitts 42 sind jeweils koplanar
zur ersten Profilblechbreitseite 44 bzw. zweiten Profilblechbreitseite 45 des
ersten äußeren unverformten Abschnitts 38.
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Die
beiden verformten Abschnitte 39, 41 weisen jeweils
im Querschnitt gesehen vorzugsweise ein Trapezprofil 46 auf.
Das heißt, die beiden verformten Abschnitte 39, 41 sind
nach Art eines Trapezprofilbleches bzw. eines Trapezbleches ausgebildet.
Das Trapezprofil 46 und damit die verformten Abschnitte 39, 41 weisen
jeweils erste und zweite sich jeweils bevorzugt horizontal erstreckende,
ebenflächige, plattenförmige zueinander parallele
Scheitelwandungen 47, 48 auf, wobei die ersten
Scheitelwandungen 47 in vertikaler Richtung und in Profilblechquerrichtung 37 gesehen
zu den zweiten Scheitelwandungen 38 versetzt bzw. beabstandet
angeordnet sind. Dabei sind die ersten Scheitelwandungen 47 zweckmäßigerweise
höher als die zweiten Scheitelwandungen 48 angeordnet.
Außerdem sind die erste Profilblechbreitseite 44 und
die zweite Profilblechbreitseite 45 der zweiten Scheitelwandungen 48 jeweils
koplanar zur ersten Profilblechbreitseite 44 bzw. der zweiten
Profilblechbreitseite 45 der ebenflächigen Abschnitte 38, 40, 42.
Zudem sind die ersten und zweiten Scheitelwandungen 47, 48 in
Profilquerrichtung 37 gesehen abwechselnd angeordnet. Durch
schräge, vorzugsweise ebenflächige, plattenförmige
Schenkelwandungen 49 ist jeweils eine erste Scheitelwandung 47 mit
einer zweiten Scheitelwandung 48 verbunden. Insbesondere
schließt eine Schenkelwandung 49 mit einer ersten
Scheitelwandung 47 einen Winkel α ein, wobei 90 < α ≤ 135°.
Die Schenkelwandungen 49 und die Scheitelwandungen 47, 48 und
somit das Trapezprofil 46 weisen eine Längserstreckung
in Förderrichtung 32 auf.
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Vorzugsweise
ist das Endlosprofilblech 35 symmetrisch zu einer mittigen,
sich parallel zur Förderrichtung 32 und senkrecht
zur Profilblechquerrichtung 37 erstreckenden Profilblechmittelebene 65 ausgebildet.
Die Profilblechmittenebene 65 schneidet das Endlosprofilblech 35 im
mittigen ebenflächigen Bereich 40. Von der Profilblechmittelebene 65 ausgehend
schließen sich beidseits je einer der beiden verformten
Bereiche 39, 41 an den mittigen ebenflä chigen
Bereich 40 an. An jeden der beiden verformten Bereiche 39, 41 wiederum
schließt sich einer der beiden ebenflächigen Bereiche 38, 42 an.
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Des
Weiteren ist zweckmäßigerweise die Erstreckung
der ersten Scheitelwandungen 47 in Profilblechquerrichtung 37 gesehen
kleiner als die Erstreckung der zweiten Scheitelwandungen 48.
Vorzugsweise weisen die ersten Scheitelwandungen 47 eine Erstreckung
in Profilblechquerrichtung 37 von 1 bis 5 mm auf. Die zweiten
Scheitelwandungen 48 weisen vorzugsweise eine Erstreckung
in Profilblechquerrichtung 37 von 1 bis 5 mm auf.
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Außerdem
sind die eingestanzten Löcher bzw. die Turbulenz erzeugenden
Prägungen zweckmäßigerweise so eingebracht,
dass sie nach dem Verformen in den Schenkelwandungen 49 vorhanden sind.
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Alternativ
zum Trapezprofil 46 weisen die beiden verformten Abschnitte 39, 41 jeweils
im Querschnitt gesehen ein anderes Wellenprofil, insbesondere ein
sinusartiges Wellenprofil oder ein Dreiecksprofil oder ein Rechteckprofil
auf. Die Profile können dabei z. B. anstelle mittels Prägen,
mittels Rollverformung eingebracht werden.
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Die
erste Abkanteinrichtung 50 dient zum Abkanten bzw. Umbiegen
des Endlosprofilbleches 35 im Bereich der beiden Profilblechlängskanten 36, also
im Bereich der beiden äußeren ebenflächigen Abschnitte 38, 42.
Insbesondere wird das Endlosprofilblech 35 um 90° abgewinkelt
bzw. umgebogen. Dadurch werden zwei seitliche Stegwandungen 51 gebildet,
die um 90° in Bezug zur Profilblechquerrichtung 37 abgewinkelt
sind und somit vertikal ausgerichtet sind. Die beiden Stegwandungen 51 weisen jeweils
endseitig eine der beiden Profilblechlängskanten 36 auf.
Das Abkanten erfolgt vorzugsweise mittels Rollverformung. Infolgedessen
weist die erste Abkanteinrichtung 50 zwei übereinander
angeordnete Abkantrollen 82a, 82b auf (8).
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Die
obere Abkantrolle 82a weist eine mittige, zylindrische
Mantelfläche 83 auf, mit der die obere Abkantrolle 82a auf
den mittigen ebenflächigen Abschnitt 40 drückt.
An die mittige Mantelfläche 83 schließen
sich beidseits zwei wiederum zylindrische Mantelflächen 84 an,
die einen geringeren Durchmesser als die mittige Mantelfläche 83 aufweisen
und die an den ersten Scheitelwandungen 47 anliegen. An
die beiden zylindrischen Mantelflächen 84 schließt
sich jeweils eine äußere Abkantscheibe 85 mit
jeweils einer zylindrischen Mantelfläche 85a an. Der
Durchmesser der Mantelflächen 85a entspricht dem
Durchmesser der mittigen Mantelfläche 83. Die beiden
Mantelflächen 85a drücken auf die zweiten äußeren
ebenflächigen Abschnitt 42 drauf, wobei allerdings
ein Teil der zweiten äußeren ebenflächigen Abschnitte 42 jeweils über
die äußeren Mantelflächen 85a übersteht.
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Die
untere Abkantrolle 82b weist eine zylindrische Mantelfläche 86 auf,
an die sich jeweils endseitig eine äußere Abkantscheibe 87 mit
einer zylindrischen Mantelfläche 87a anschließt.
Die beiden Mantelflächen 87a weisen einen größeren
Durchmesser als die mittige Mantelfläche 86 auf.
Die mittige Mantelfläche 86 liegt an den zweiten
Scheitelwandungen 48 und einem Teil der äußeren
ebenflächigen Abschnitte 42 an. Der über
die äußeren Mantelflächen 85a der
oberen Abkantrolle 82a überstehende Teil der äußeren
ebenflächigen Abschnitte 42, wird zwischen den
beiden Abkantscheiben 85, 87 umgebogen.
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Die
Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung 24 ist parallel
zur Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung 23, insbesondere
unterhalb dieser angeordnet. Die Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung 24 weist
eine zweite Bevorratungseinrichtung 52 für ein
zweites metallisches Endlosflachbandmaterial 53 zur Herstellung
der Rohrwand 10 der Flachrohre 4, und bevorzugt
eine der zweiten Bevorratungseinrichtung 52 in Förderrichtung 32 nachgeordnete
zweite Abkanteinrichtung 54 auf.
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Die
zweite Bevorratungseinrichtung 52 ist ebenfalls z. B. ein
Bandspeicher und weist zumindest eine Vorratsrolle 55 auf,
von der das zweckmäßigerweise ein- oder beidseitig
lotplattierte, metallische zweite Endlosflachbandmaterial 53 im
wesentlichen kontinuierlich abgewickelt wird. Das zweite Endlosflachbandmaterial 53 weist
dabei zweckmäßigerweise eine Wandstärke
entsprechend der gewünschten Wandstärke der Rohrwand 10 des
herzustellenden Flachrohres 4 von 0,2 bis 0,8 mm, bevorzugt
0,25 bis 0,35 mm auf. Zudem besteht das zweite Endlosflachbandmaterial 53 vorzugsweise
aus Aluminium und/oder Kupfer und/oder Stahl, wobei es nicht aus demselben
Werkstoff wie das erste Endlosflachbandmaterial 31 bestehen
muss. Außerdem weist das zweite Endlosflachbandmaterial 53 zwei
sich parallel zur Förderrichtung 32 erstreckende
Bandlängskanten 56 sowie eine, bevorzugt horizontale,
erste, ebenflächige Bandbreitseite 60 und eine,
bevorzugt horizontale, zweite, ebenflächige Bandbreitseite 61 auf.
Die erste Bandbreitseite 60 ist bevorzugt oberhalb der
zweiten Bandbreitseite 61 angeordnet. Die Führung
des zweiten Endlosflachbandmaterials 53 erfolgt somit zweckmäßigerweise
ebenfalls so, dass das plattenförmige Endlosflachbandmaterial 53 horizontal
ausgerichtet ist. Insbesondere sind das erste und zweite Endlosflachbandmaterial 31, 53 beide
horizontal ausgerichtet und in vertikaler Richtung fluchtend zueinander
angeordnet. Die zweite Bevorratungseinrichtung 52 weist
vorzugsweise ebenfalls in an sich bekannter Weise in Förderrichtung 32 der Vorratsrolle 55 nachgeordnet
mehrere tanzende Rollen (nicht dargestellt) auf, die jeweils in
Förderrichtung 32 hintereinander und vertikal
zueinander versetzt angeordnet sind und unabhängig voneinander in
vertikaler Richtung beweglich sind, so dass sie eine variable Länge
des zweiten Flachbandmaterials 53 einspannen können.
Von den tanzenden Rollen wird das zweite Flachbandmaterial 53 dann
weiter zur zweiten Abkanteinrichtung 54 gefördert.
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Die
zweite Abkanteinrichtung 54 dient zum Abkanten bzw. Umbiegen
bzw. Abwinkeln des zweiten Endlosflachbandmaterials 53 im
Bereich der beiden Bandlängskanten 56. Insbesondere
wird das zweite Endlosflachbandmaterial 53 um 90° abgewinkelt.
Das heißt, es werden zwei seitliche Stegwandungen 57 (5)
gebildet, die um 90° in Bezug zu einer horizontalen Bandquerrichtung 58 nach
oben abgewinkelt sind und somit vertikal ausgerichtet sind. Die
beiden Stegwandungen 57 weisen jeweils endseitig eine der
beiden Bandlängskanten 56 auf. Zum Abkanten weist
die zweite Abkanteinrichtung 54 analog zur ersten Abkanteinrichtung 50 eine
obere und untere Abkantrolle auf. Die untere Abkantrolle ist analog
zur unteren Abkantrolle 82a der ersten Abkant einrichtung 50 aufgebaut.
Die obere Abkantrolle weist zweckmäßigerweise
eine durchgehende, zylindrische Mantelfläche auf.
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Die
Zusammenführeinrichtung 25 dient zum Zusammenführen
des umgekanteten Endlosprofilbleches 35 und des umgekanteten
zweiten Endlosflachbandmaterials 53 derart, dass eine der
beiden Profilblechbreitseiten 44, 45 an einer
der beiden Bandbreitseiten 60, 61 anliegt. Das
Endlosprofilblech 35 und das zweite Endlosflachbandmaterial 53 werden
also breitseitig aneinander gelegt. Dazu ist die Zusammenführeinrichtung 24 den
beiden Abkanteinrichtungen 50, 54 in Förderrichtung 32 nachgeordnet angeordnet.
Die Zusammenführeinrichtung 25 weist mehrere Umlenk-
und Führungsrollen 59 zum Umlenken und zum Zusammenführen
des Endlosprofilbleches 35 und des zweiten Endlosflachbandmaterials 53 auf.
Insbesondere werden das Endlosprofilblech 35 und das zweite
Endlosflachbandmaterial 53 so zusammengeführt,
dass das Endlosprofilblech 35 in das zweite Endlosflachbandmaterial 53 eingelegt und
auf dieses aufgelegt wird. Das heißt, so dass die zweite
Profilblechbreitseite 45 auf der ersten Bandbreitseite 60 aufliegt
und die beiden Stegwandungen 51 des Endlosprofilbleches 35 innen
an den beiden Stegwandungen 57 des zweiten Flachbandmaterials 53 anliegen.
Das Endlosprofilblech 35 ist somit nach dem Zusammenführen
seitlich formschlüssig in dem zweiten Flachbandmaterial 53 aufgenommen.
Insbesondere ist es in Profilblech- bzw. Bandquerrichtung unverschieblich 37, 58 im
zweiten Flachbandmaterial 53 angeordnet und geführt.
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Der
Zusammenführeinrichtung 25 in Förderrichtung 32 nachgeordnet
sind die Biegeeinrichtungen 26a, b zur Bildung eines Endlosflachrohres 62 (6).
Das zweite Endlosflachbandmaterial 53 wird mittels der
Biegeeinrichtungen 26a, b derart um zur Förderrichtung 32 parallele
Achsen umgebogen, dass die längsgeschlitzte Rohrwand 10 des
herzustellenden Flachrohres 4 gebildet wird. Insbesondere weist
die Rohrwand 10 folglich die beiden Rohrbreitseitenwandungen 13 und
die beiden Rohrschmalseitenwandungen 14 und zweckmäßigerweise
einen rechteckigen Querschnitt auf. Dazu wird das Endlosflach bandmaterial 53 so
um zur Förderrichtung 32 parallele Biegeachsen
gebogen, dass die beiden Bandlängskanten 56 aneinander
stoßen und zwei sich gegenüberliegende Rohrwandlängskanten 75 bilden.
Zudem wird das zweite Endlosflachbandmaterial 53 so gebogen,
dass die beiden Stegwandungen 57 sich gegenüberliegend
angeordnet sind und eine der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14 bilden.
Dazu wird das zweite Endlosflachbandmaterial 53 beidseits
einer mittigen, zur Bandquerrichtung 58 senkrechten Bandmittenebene 76 jeweils
um 90°, insbesondere nach oben, abgewinkelt. Die Knickbereiche
bzw. Knickkanten bzw. Biegekanten sind dabei von der Bandmittenebene 76 gleich
beabstandet. Die Rohrbreitseitenwandungen 13 der Rohrwand 10 des
Endlosflachrohres 66 sind dabei zweckmäßigerweise
vertikal ausgerichtet und die beiden Rohrschmalseitenwandungen 14 sind
zweckmäßigerweise horizontal ausgerichtet.
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Das
Endlosprofilblech 35 wird gleichzeitig mit dem zweiten
Endlosflachbandmaterial 53 mittels der Biegeeinrichtungen 26a,
b derart um zur Förderrichtung 32 parallele Achsen
umgebogen, dass es eine flachrohrförmige, längsgeschlitzte
Endlosturbulenzeinlage 66 bildet, deren Querschnittsprofil
dem Querschnittsprofil der Turbulenzeinlage 21 des herzustellenden
Flachrohres 4 entspricht. Das heißt, das Endlosprofilblech 35 wird
zur rohrförmigen Endlosturbulenzeinlage 66 umgebogen,
wobei die Endlosturbulenzeinlage 66 von der aus dem zweiten
Endlosflachbandmaterial 53 gebildeten Rohrwand 10 umschlossen
bzw. eingehüllt wird. Das Endlosprofilblech 35 wird
so umgebogen, dass die beiden Profilblechlängskanten 36 aneinander
stoßen und Einlagenlängskanten 77 bilden
(6). Zudem wird das Endlosprofilblech 35 so
umgebogen, dass die beiden Stegwandungen 51 sich gegenüberliegend
angeordnet sind und zweckmäßigerweise horizontal
ausgerichtet sind. Dazu wird das Endlosprofilblech 35 beidseits
der Profilblechmittelebene 65 im mittigen ebenflächigen
Abschnitt 40 jeweils um 90°, insbesondere nach
oben, abgewinkelt. Die Knickbereiche bzw. Knickkanten bzw. Biegekanten
sind dabei von der Profilblechmittelebene 65 gleich beabstandet.
Dadurch werden die beiden verformten Abschnitte 39, 41 aufeinander
geklappt, so dass die ersten Scheitel wandungen 47 des ersten
verformten Abschnitts 39 und die ersten Scheitelwandungen 47 des
zweiten verformten Abschnitts 39 sich paarweise gegenüberliegen,
insbesondere paarweise aneinander liegen und die zweiten Scheitelwandungen 48 des
ersten verformten Abschnitts 39 und die zweiten Scheitelwandungen 48 des
zweiten verformten Abschnitts 39 sich ebenfalls paarweise
gegenüberliegen, aber voneinander beabstandet sind.
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Die
durch Umbiegen des Endlosprofilbleches 35 entstandene Endlosturbulenzeinlage 66 und folglich
auch die Turbulenzeinlage 21 des herzustellenden Flachrohres 4 weisen
jeweils eine umlaufende, längsseitig geschlitzte Einlagenwandung 67 auf. Die
Einlagenwandung 67 weist zwei sich gegenüberliegende,
vorzugsweise ebenflächige, Einlagenschmalseitenwandungen 68 und
zwei sich gegenüberliegende, profilierte Einlagenbreitseitenwandungen 69 auf.
Eine der beiden Einlagenschmalseitenwandungen 68 wird dabei
durch die beiden sich gegenüberliegenden Stegwandungen 51 gebildet,
die andere wird durch den nicht abgewinkelten Teil des mittigen
ebenflächigen Abschnitts 40 gebildet. Die Einlagenschmalseitenwandungen 68 liegen
dabei innen an den Rohrschmalseitenwandungen 14 an, sind also
parallel zu diesen.
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Die
Einlagenbreitseitenwandungen 69 werden hauptsächlich
von den beiden verformten Abschnitten 39, 41 gebildet.
Dadurch weisen die Einlagenbreitseitenwandungen 69 die
ersten und zweiten Scheitelwandungen 47, 48, sowie
die Schenkelwandungen 49 und somit ebenfalls jeweils ein
Trapezprofil auf. Die ersten Scheitelwandungen 47 einer
Einlagenbreitseitenwandung 69 sind dabei in Rohrhöhenrichtung 70 und
in Rohrbreitenrichtung 19 gesehen zu den zweiten Scheitelwandungen 48 versetzt
bzw. beabstandet angeordnet sind. Zudem sind die ersten und zweiten
Scheitelwandungen 47, 48 einer Einlagenbreitseitenwandung 69 in
Rohrbreitenrichtung 19 gesehen abwechselnd angeordnet.
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Zudem
liegen sich die ersten Scheitelwandungen 47 der einen Einlagenbreitseitenwandung 69 und
die ersten Scheitelwandungen 47 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 in
einer zur Rohrbreitenrichtung 19 und zur Rohrlängsachse 15 senkrechten
Rohrhöhenrichtung 70 gesehen paarweise ge genüber.
Insbesondere liegen die ersten Scheitelwandungen 47 paarweise
flächig aneinander an. Die ersten Schweitelwandungen 47 treffen
sich also vorzugsweise in der Rohrmittenebene 17. Auch
die zweiten Scheitelwandungen 48 der einen Einlagenbreitseitenwandung 69 und
die zweiten Scheitelwandungen 48 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 liegen
sich in Rohrhöhenrichtung 70 gesehen paarweise
gegenüber, wobei sie allerdings in Rohrhöhenrichtung 70 voneinander
beabstandet sind, also nicht bis zur Rohrmittenebene 17 in
den Strömungskanal 16 hinein ragen. Insbesondere
liegen die zweiten Scheitelwandungen 48 jeweils flächig
an der Rohrwandinnenfläche 12 der Rohrwand 10 des Endlosflachrohres 62 an.
Eine Einlagenbreitseitenwandung 69 erstreckt sich in Rohrhöhenrichtung 70 gesehen
also bevorzugt nur auf einer Seite der Rohrmittenebene 17 bzw.
von der einen Rohrbreitseitenwandung 13 bis zur Rohrmittenebene 17 hin.
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Aufgrund
der beschriebenen Anordnung der Scheitel- und Schenkelwandungen 47, 48, 49 weist die
Endlosturbulenzeinlage 66 eine wabenförmige Struktur
bzw. ein Wabenprofil auf. Insbesondere weist die Endlosturbulenzeinlage 66 mehrere,
in Rohrquerrichtung 70 zueinander benachbart angeordnete
erste Strömungskammern 71 mit jeweils sechseckigem,
insbesondere einem regelmäßig bzw. regulär
sechseckigen Querschnitt auf, die jeweils von zwei sich gegenüberliegenden
zweiten Scheitelwandungen 48 und den sich daran anschließenden
vier Schenkelwandungen 49 begrenzt werden. Die ersten Strömungskammern 71 weisen
eine Längserstreckung in Richtung der Rohrlängsrichtung 18 auf.
Die Erstreckung der ersten Strömungskammern 71 in Rohrhöhenrichtung 70 entspricht
dabei der Rohrhöhe, so dass die wabenförmige Struktur
einreihig ausgebildet ist.
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Zudem
werden jeweils zwei zweite Strömungskammern 72 zwischen
je zwei ersten Strömungskammern 71 gebildet, die
jeweils von einer ersten Scheitelwandung 47, der Rohrwand 10 und den
beiden sich an die erste Scheitelwandung 47 anschließenden
zwei Schenkelwandungen 49 begrenzt werden. Die zweiten
Strömungskammern 72 weisen jeweils einen trapezförmigen
Quer schnitt und ebenfalls eine Längserstreckung in Richtung
der Rohrlängsrichtung 18 auf. Jeweils zwei zwischen
jeweils zwei ersten Strömungskammern 71 angeordnete zweite
Strömungskammern 72 sind in Rohrhöhenrichtung 70 gesehen
paarweise übereinander angeordnet.
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Des
Weiteren sind zwei rohrschmalseitig bzw. randseitig bzw. endseitig
angeordnete dritte Strömungskammern 73 vorhanden,
die jeweils von einer der beiden Einlagenschmalseitenwandungen 68,
zweier halber zweiter Scheitelwandungen 48 und zwei Schenkelwandungen 49 begrenzt
werden. Die dritten Strömungskammern 73 weisen
somit einen Querschnitt eines halbierten Sechsecks auf.
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Wie
bereits oben erläutert, dienen die Biegeeinrichtungen 26a,
b zum Biegen, insbesondere mittels Rollverformung des zweiten Endlosflachbandmaterials 53 mitsamt
dem Endlosprofilblech 35 zum eben beschriebenen längsseitig
geschlitzten Endlosflachrohr 62 (6). Dabei
sind zweckmäßigerweise zwei verschiedene Arten
von Umform- bzw. Biegeeinrichtungen 26a, b vorhanden. Die
ersten Biegeeinrichtungen 26a der Vorrichtung 22 weisen
jeweils eine untere und eine obere Umform- bzw. Biegerolle 63a, 63b (7)
auf, die jeweils ober- bzw. unterhalb des zweiten Flachbandmaterials 53 und
des darin eingelegten Endlosprofilbleches 35 angeordnet
sind, wobei Drehachsen der Biegerollen 63a, 63b parallel zu
den Drehachsen der Prägerollen 34a, 34b und
zueinander in vertikaler Richtung fluchtend ausgerichtet sind. Die
beiden Biegerollen 63a, 63b sind in Bezug zueinander
in gegenläufige Drehrichtungen antreibbar, wobei die oberen
Biegerollen 63a die gleiche Drehrichtung wie die obere
Prägerolle 34a und die unteren Biegerollen 63b die
gleiche Drehrichtung wie die untere Prägerolle 34b aufweisen.
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Die
oberen Biegerollen 63a weisen vorzugsweise eine mittige,
zylindrische Mantelfläche 78 und zwei dazu benachbarte
konische, sich von der mittigen Mantelfläche 78 weg
verjüngende Mantelflächen 79 auf. Die
Erstreckung der mittigen Mantelfläche 78 in Richtung
der Drehachse der jeweiligen Biegerolle 63a entspricht
dabei der Erstreckung des mittigen, ebenflächigen Abschnitts 40 in
Profilblechquerrichtung 37. Die unteren Biegerollen 63b weisen
jeweils eine mittige, zylindrische Mantelfläche 80 und
zwei dazu benachbarte konische, sich von der mittigen Mantelfläche 80 weg
erweiternde Mantelflächen 81 auf. Die oberen und
unteren Biegerollen 63a, 63b weisen also eine
in Bezug zueinander positive/negative Form auf.
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Zum
Biegen liegt jeweils die mittige Mantelfläche 80 einer
unteren Biegerolle 63b an der zweiten Bandbreitseite 61 an
bzw. drückt auf diese drauf. Zudem liegen die beiden konischen
Mantelflächen 81 ebenfalls an der zweiten Bandbreitseite 61 an.
Die mittige Mantelfläche 78 einer oberen Biegerolle 63a stützt
sich auf dem mittigen, ebenflächigen Abschnitt 40 ab
bzw. drückt auf diesen drauf. Die beiden konischen Mantelflächen 79 liegen
an den zweite Scheitelwandungen 48 an. Dadurch werden das
zwischen den beiden Biegrollen 63a, 63b durchgeführte
zweite Flachbandmaterial 53 und das Endlosprofilblech 35 aufgrund
der Negativ/Positivform der Biegrollen 63a, 63b um
die obere Biegrolle 63a herum beim Abrollen sukzessive
gebogen bzw. abgewinkelt. Das heißt, die verformten Abschnitten 39, 41 werden
aufeinander und auf die oberen Biegrollen 63a zu gebogen (6).
Dabei nimmt der Grad der Erweiterung der unteren konischen Mantelflächen 81 zu
jeder nachfolgenden Biegeeinrichtung 26 hin etwas zu und
der Grad der Verjüngung der oberen konischen Mantelflächen 79 nimmt
ebenfalls zu.
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Mittels
der ersten Biegeeinrichtungen 26a werden das zweite Flachbandmaterial 53 und
das Endlosprofilblech 35 so lange gebogen, wie eine obere
Biegerolle 63a noch zwischen den verformten Abschnitten 39, 41 Platz
hat, die Rohrwand 10 also noch nicht vollständig
geschlossen ist.
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Anschließend
werden das zweite Flachbandmaterial 53 und das Endlosprofilblech 35 mittels
der zweiten Biegeeinrichtungen 26b weiter gebogen und verformt,
bis sie sie gewünschte Querschnittsform aufweisen. Die
zweiten Biegeeinrichtungen 26b sind somit den ersten Biegeeinrichtungen 26a in
Förderrichtung 32 nachgeordnet. Die zweiten Biegeeinrichtungen 26b weisen
jeweils lediglich nur noch untere Biegerollen 63b auf,
bei denen die Konizität der koni schen Mantelflächen 81 sukzessive
zunimmt, bis die seitlichen Mantelflächen 81 senkrecht
zur mittigen Mantelfläche 80 sind.
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In
der sich an die letzte Biegeeinrichtung 26b in Förderrichtung 32 anschließenden
Schweißeinrichtung 27 werden die sich gegenüberliegenden Rohrwandlängskanten 75 in
an sich bekannter Weise kontinuierlich miteinander verschweißt,
so dass ein geschlossenes, vorgefertigtes Endlosflachrohr 62 entsteht.
Beim Verschweißen werden die beiden Rohrwandlängskanten 75 z.
B. mittels Druckrollen, die an den beiden Rohrbreitseitenwandungen 13 angreifen,
aneinander gedrückt und das Material im Bereich der Rohrwandlängskanten 75 so
erhitzt, dass es unter Bildung der Längsschweißnaht 20 miteinander
verschweißt. Zweckmäßigerweise erfolgt
das Verschweißen mittels Induktionsschweißen.
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Vorzugsweise
werden in der Schweißeinrichtung 27 aber nicht
nur die beiden Rohrwandlängskanten 75, sondern
auch gleichzeitig die beiden Einlagenlängskanten 77 miteinander
verschweißt. Das heißt, durch Zusammendrücken
der beiden Rohrwandlängskanten 75 werden auch
die beiden Einlagenlängskanten 77 aneinander gedrückt
und das Material im Bereich der Einlagenlängskanten 77 derart
mit erhitzt, das es miteinander verschweißt wird. Zweckmäßigerweise
wird dabei lediglich eine Schweißnaht, nämlich
die Längsschweißnaht 20 gebildet, so
dass zusätzlich die Rohrwand 10 und die Endlosturbulenzeinlage 66 über
die Längsschweißnaht 20 miteinander verschweißt
sind, so dass die Rohrwand 10 und die Endlosturbulenzeinlage 66 fest miteinander
verbunden sind.
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Zudem
können auch die Einlagenlängskanten 77 aufgrund
der Hitzeeinwirkung beim Verschweißen der Rohrwandlängskanten 75 lediglich miteinander
verlöten. Dazu ist zweckmäßigerweise Flussmittel
vorhanden, das, vorzugsweise innenseitig, auf den Einlagenlängskanten 77 vorhanden
ist.
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Alternativ
zum Verschweißen bzw. Verlöten der Einlagenlängskanten 77 oder
zusätzlich dazu verlötet aufgrund der Hitzeeinwirkung
beim Verschweißen die geschlitzte Einlagenschmalseitenwandung 68 mit
der Rohrwandinnenfläche 12, so dass die Rohrwand 10 und
die Endlosturbulenzeinlage 66 darüber fest miteinander
verbunden sind.
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Außerdem
kann das Flachrohr 4 im Bereich der beiden Rohrwandlängskanten 75 auch
mittels einer an sich bekannten Falzverbindung oder anderweitig
längsseitig verbunden werden.
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Anstelle
der Schweißeinrichtung 27 kann selbstverständlich
auch jegliche andere Art einer Verbindungseinrichtung, z. B. eine
Löteinrichtung oder eine Klebeeinrichtung vorgesehen sein.
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Die
Trenneinrichtung 29 der Vorrichtung 22 weist zweckmäßigerweise
ein Messer (nicht dargestellt) zum Schneiden des Endlosflachrohrs 62 entlang
einer bevorzugt vertikalen Trennlinie auf, so dass das Endlosflachrohr 62 in
einzelne Flachrohre 4 gewünschter Rohrlänge
getrennt wird. Das Messer wird zum Trennen zum Beispiel um eine
horizontale, zur Förderrichtung 32 parallele Achse
verschwenkt oder gedreht. Zusätzlich kann das Messer, um
die Vorschubbewegung des Endlosflachrohrs 62 auszugleichen,
beim Schneidvorgang in an sich bekannter Weise ebenfalls in Förderrichtung 32 mitbewegt
werden (”fliegendes Messer”). Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Messer allerdings in Förderrichtung 32 unverschieblich
(”stehendes Messer”), wobei die Bewegung des Endlosflachrohrs 62 durch
eine entsprechend in Förderrichtung 32 abgeschrägte,
die Bewegung des Endlosflachrohrs 62 ausgleichende Form
des Messers oder durch eine entsprechende Schrägstellung
des Messers ausgeglichen wird.
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Die
geschnittenen Flachrohre 4 werden anschließend
vorzugsweise noch in einem Lötofen verlötet. Aufgrund
der vorzugsweise beidseitigen Lotplattierung des ersten und zweiten
Endlosflachbandmaterials 31, 53 werden dabei die
paarweise aufeinander liegenden ersten Scheitelwandungen 47 miteinander,
sowie die zweiten Scheitelwandungen 48 mit der Rohrwandinnenfläche 12 verlötet.
Dadurch entsteht ein fester Verbund von Turbulenzeinlage 21 und
Rohrwand 10.
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Vorteilhaft
bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren mittels der beschriebenen
Vorrichtung 22 ist zum einen, dass das erfindungsgemäße Flachrohr 4 samt
Turbulenzeinlage 21 kontinuierlich bzw. online gefertigt
wird. Dadurch ist das Flachrohr 4 schnell und kostengünstig
herstellbar.
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Wenn
die Endlosturbulenzeinlage 66 und die Rohrwand 10 beim
Verschweißen miteinander fest verbunden werden, kann die
Endlosturbulenzeinlage 66 innerhalb der Rohrwand 10 nicht
mehr verrutschen. Dadurch kann das Endlosflachrohr 62 problemlos
in der Trenneinrichtung 29 getrennt werden. Zudem können
auch die hergestellten Flachrohre 4 problemlos zu einem
späteren Zeitpunkt per Hand mittels einer Säge
abgelängt werden, ohne dass sie vorher im Lötofen
waren.
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Außerdem
haben sowohl die formschlüssige Anordnung der Turbulenzeinlage 21 innerhalb
der Rohrwand 10 und die Flachrohr-Form der Turbulenzeinlage 21 den
Vorteil, dass die Turbulenzeinlage 21 die Rohrwand 10 unterstützt,
so dass die Stabilität des erfindungsgemäßen
Flachrohres 4, insbesondere die Druckfestigkeit bei Druck
auf die Rohrbreitseitenwandungen 13 erheblich erhöht
wird. Zudem wird die Berstfestigkeit verbessert, insbesondere dann, wenn
auch die Turbulenzeinlage 21 längsseitig verschlossen,
insbesondere verschweißt ist. Wenn die Turbulenzeinlage 21 großflächig
mit der Rohrwand 10 verlötet ist, erhöht
sich die Festigkeit noch weiter. Durch die profilierten Breitseiten 44, 45 und
die Bildung der Strömungskammern 71, 71, 73 wird
zudem der Wärmeaustausch verbessert.
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Insbesondere
die wabenförmige Struktur der Turbulenzeinlage 21 verbessert
die Stabilität des Flachrohres 4 noch weiter.
Denn die paarweise aneinander liegenden ersten Scheitelwandungen 47 stützen
sich flächig im Bereich der Rohrmitte gegeneinander ab.
Dadurch stützen sich die Einlagenbreitseitenwandungen 69 aneinander
in Rohrhöhenrichtung 70 ab. Somit können
bei Au ßendruck hohe Druckkräfte aufgenommen werden.
Die schrägen Schenkelwandungen 49 sorgen dabei
für eine optimale Kraftübertragung.
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Auch
wirken die Turbulenzeinlagen 21 als Zuganker, so dass die
Flachrohre 4 auch hohen Innendrücken standhalten.
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Da
die Stabilität insbesondere aufgrund der wabenförmigen
Struktur deutlich verbessert ist, kann die Wandstärke der
Turbulenzeinlage 21 sehr gering sein. Vorzugsweise liegt
sie bei 0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm. Dadurch wird
einerseits Material eingespart. Andererseits verringert sich die
Fläche der Scheitelwandungen 47, 48 und
der Schenkelwandungen 49, auf die das das Flachrohr 4 durchströmende
Wärmetauschermedium bei Eintritt in das Flachrohr 4 auftrifft.
Somit sind die Druckverluste deutlich verringert.
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Wie
bereits oben erläutert, liegt es zudem im Rahmen der Erfindung,
in das Endlosprofilblech 35 andere Profilierungen einzubringen,
so dass die beiden verformten Abschnitte 39, 41 alternativ
zum Trapezprofil 46 ein anderes Wellenprofil, z. B. jeweils
im Querschnitt gesehen ein sinusartiges Wellenprofil oder ein Dreiecksprofil
oder ein Rechteckprofil mit jeweils ersten und zweiten Scheitelwandungen
bzw. Scheiteln aufweisen. Dabei wird das Endlosprofilblech 35 zweckmäßigerweise
jeweils so umgebogen, dass die ersten Scheitelwandungen bzw. Scheitel
der beiden gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 paarweise
aufeinander zu liegen kommen, um den beschriebenen Abstützeffekt
zu gewährleisten. Die beiden Einlagenbreitseitenwandungen 69 stützen
sich also in Rohrhöhenrichtung 70 bevorzugt an
mehreren Stellen aneinander ab. Vorteil des Trapezprofils 46 ist
allerdings die daraus entstehende Wabenstruktur beim Umbiegen und
aufeinander Klappen der verformten Abschnitte 39, 41.
Denn beim Trapezprofil 46 sind geringe Verformungstoleranzen
unschädlich, da ein geringer Versatz der aufeinander liegenden
ersten Scheitelwandungen 47 in Rohrbreitenrichtung 19 relativ
zueinander unschädlich ist, weil immer noch genügend
Auflagefläche zur Verfügung steht.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, dass mit dem beschriebenen Verfahren
auch sehr lange Rohre hergestellt werden können, die erst
später in einzelne, kürzere Flachrohre mit gewünschter
Länge geschnitten werden. Dies ist bei dem mehrstufigen
Prozess gemäß dem Stand der Technik nicht möglich,
da das Einschieben der Turbulenzeinlagen ab einer bestimmten Rohrlänge
nicht mehr möglich ist.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt es zudem auch, das erste Endlosflachbandmaterial 31 und
das zweite Endlosflachbandmaterial 53 von einer gemeinsamen
Bevorratungsvorrichtung, insbesondere von einer gemeinsamen Vorratsrolle
abzuziehen. Anschließend laufen die beiden Endlosflachbandmaterialien 31, 53 auseinander,
wobei das erste Endlosflachbandmaterial 31 wie oben beschrieben
verformt, gegebenenfalls gestanzt und umgekantet wird. Das zweite
Endlosflachbandmaterial 53 wird ebenfalls umgekantet. Anschließend
erfolgt die Zusammenführung wie oben beschrieben. Dass
die Endlosflachbandmaterialien 31, 53 bzw. das
Endlosprofilblech 35 immer ausreichend gespannt sind, wird
mit an sich bekannten Mitteln, z. B. tanzenden Rollen, gewährleistet.
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Außerdem
liegt es auch im Rahmen der Erfindung, das Endlosprofilblech 35 und
das zweite Endlosflachbandmaterial 53 erst nach dem Zusammenführen
und vor dem Biegen gemeinsam abzukanten. Dies erfolgt z. B. mittels
zwei übereinander angeordneten Abkantrollen, die analog
zu den Abkantrollen zum Abkanten des Endlosprofilsblechs 35 ausgebildet
sind.
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Des
Weiteren kann die Turbulenzeinlage 21 auch aus zwei aufeinander
liegenden einzelnen, profilierten Einzelblechen bestehen, die so
angeordnet sind, dass sie sich aneinander abstützen und
bevorzugt die oben beschriebene wabenförmige Struktur bilden.
Die beiden Einzelbleche bilden dann jeweils eine Einlagenbreitseitenwandung 69.
Die Herstellung eines derartigen Flachrohres 4 erfolgt
z. B. durch Einschieben der beiden Einzelbleche in das vorgefertigte
Flachrohr. Zweckmäßigerweise sind die Einzelbleche
an den Berührungsstellen miteinander verlötet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006031675
A1 [0004, 0006]