DE202011109859U1

DE202011109859U1 - Flachrohr mit Turbulenzeinlage für einen Wärmetauscher, Wärmetauscher mit derartigen Flachrohren, sowie Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Flachrohres

Info

Publication number: DE202011109859U1
Application number: DE202011109859U
Authority: DE
Original assignee: ARUP ALU-ROHR und PROFIL GmbH; ARUP Alu Rohr und Profil GmbH
Current assignee: ARUP ALU-ROHR und PROFIL GmbH; ARUP Alu Rohr und Profil GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: DE102011009825A1

Abstract

Flachrohr (4) für Wärmetauscher mit a) einer Rohrwand (10), die zwei sich gegenüberliegende Rohrbreitseitenwandungen (13) und zwei sich gegenüberliegende Rohrschmalseitenwandungen (14) aufweist, über die die Rohrbreitseitenwandungen (13) ineinander übergehen, und b) einer innerhalb der Rohrwand (10) angeordneten Turbulenzeinlage (21), wobei die Turbulenzeinlage (21) zwei sich gegenüberliegende, profilierte Einlagenbreitseitenwandungen (69) aufweist, die sich bereichsweise bzw. stellenweise an jeweils einer der beiden Rohrbreitseitenwandungen (13) abstützen, gekennzeichnet durch c) ein Innenblechband (88), das, insbesondere mittig, zwischen den beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) angeordnet ist, wobei sich die Einlagenbreitseitenwandungen (69) bereichsweise bzw. stellenweise an dem Innenblechband (88) abstützen.

Description

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 und eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Flachrohres.
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.
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.
Bei den Turbulenzeinlagen handelt es sich beispielsweise um gewellte Bleche („Wave-Fins”), die beispielsweise mittels Rollformung 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.
Zur Herstellung der Flachrohre mit innenliegender Turbulenzeinlage 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.
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 Rollformung schrittweise zu einer Endlos-Turbulenzeinlage umgeformt, wobei seitlich neben dem umgeformten Abschnitt das Flachband glatt belassen wird. Anschließend werden die glatten Abschnitte abgekantet und um den umgeformten Abschnitt herum gewickelt, so dass ein Endlosflachrohr gebildet wird. Das Endlosflachrohr wird anschließend längsseitig verschweißt und abgelängt.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2009 053 579 A1 ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Flachrohren mit innenliegender Turbulenzeinlage bekannt, bei dem ein erstes metallisches Endlosflachbandmaterial und ein zweites Endlosflachbandmaterial bereit gestellt werden und derart zusammen geführt werden, dass diese breitseitig aneinander liegen. Vor dem Zusammenführen wird das erste Endlosflachbandmaterial, insbesondere mittels zweier, in gegenläufige Drehrichtungen drehbarer Prägerollen, zwischen denen das erste Endlosflachbandmaterial durchgeführt wird, zu einem profilierten Endlosprofilblech umgeformt. Das zweite Endlosflachbandmaterial und das profilierte Endlosprofilblech werden nach dem Zusammenführen gemeinsam kontinuierlich mittels Rollformung zu einem Endlosflachrohr mit einer längsgeschlitzten Rohrwand mit zwei sich gegenüberliegen Rohrwandlängskanten und einer längsgeschlitzten Endlosturbulenzeinlage gebogen, wobei die Rohrwand die Endlosturbulenzeinlage umschließt. Die beiden Rohrwandlängskanten werden anschließend miteinander verschweißt und danach das Endlosflachrohr in einer Trenneinrichtung in einzelne Flachrohre abgelängt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereit zu stellen, mittels der Flachrohre für Wärmetauscher, insbesondere für Ladeluftkühler, mit einer innen liegenden Turbulenzeinlage, einfach, schnell und kostengünstig herstellbar sind, wobei die hergestellten Flachrohre eine hohe Stabilität gegenüber Druckbelastung von außen und innen und gute Wärmetauschereigenschaften aufweisen sollen.
Zudem ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung 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.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ladeluftkühlers, mit derartigen Flachrohren.
Diese Aufgaben werden durch ein Flachrohr mit den Merkmalen von Anspruch 1, einen Wärmetauscher mit den Merkmalen von Anspruch 13 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: Eine schematische, rohrschmalseitige Ansicht des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
2: Einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachrohres gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
3: Einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachrohres gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
4: Schematisch eine Seitenansicht eines ersten Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
5: Schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung
6: Schematisch einen Querschnitt eines nicht abgekanteten Endlosprofilbleches
7: Schematisch einen Querschnitt des abgekanteten Endlosprofilbleches und eines abgekanteten Endlosflachbandmaterials zur Herstellung einer Rohrwand
8: Schematisch einen Querschnitt des Endlosprofilbleches, des Endlosflachbandmaterials und eines erfindungsgemäßen Mittelbleches nach Zusammenführung
9: Schematisch einzelne Schritte des Umformvorgangs des Endlosflachbandmaterials und des Endlosprofilbleches zu einem Endlosflachrohr mit Endlosturbulenzeinlage
10: Schematisch zwei übereinander angeordnete Biegerollen
11: Schematisch zwei übereinander angeordnete Abkantrollen einer ersten Abkanteinrichtung
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 Wärmeaustauschfläche denen. 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.
Ein erfindungsgemäßes Flachrohr 4 (2; 3) 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 einen 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, die senkrecht zur Rohrlängsrichtung 18 und parallel zur Rohrmittenebene 17 ist, auf.
Außerdem ist die Rohrwand 10 durch Rollformung 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 (9) 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.
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.
Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Flachrohr zudem ein zusätzliches bandartiges Innenblech bzw. Innenblechband bzw. Mittelblech 88 auf, auf dessen Ausgestaltung ebenfalls weiter unten näher eingegangen wird.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flachrohre mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 näher beschrieben:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 (4) weist eine Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung zur Bereitstellung eines ersten metallischen Endlosflachbandmaterials 31 und zur Herstellung eines profilierten Endlosprofilbleches 35 daraus, eine Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung zur Bereitstellung eines zweiten metallischen Endlosflachbandmaterials bzw. eines Hüllbandes 53, und Mittel zur Bereitstellung eines dritten metallischen Endlosflachbandmaterials 89, eine Zusammenführeinrichtung 25, mehrere Biegeeinrichtungen 26a, b, vorzugsweise eine Schweißeinrichtung 27, zweckmäßigerweise eine Schabevorrichtung, zweckmäßigerweise eine Kühlvorrichtung, zweckmäßigerweise eine Kalibriereinrichtung 90 und eine Trenneinrichtung 29 auf.
Die Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung 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 (nicht dargestellt), eine der Stanzeinrichtung in Förderrichtung 32 nachgeordnete Umformeinrichtung 33, vorzugsweise eine der Umformeinrichtung 33 nachgeordnete Flussmittel-Beschichtungseinrichtung 91 und gegebenenfalls eine der Umformeinrichtung 33 oder der Flussmittel-Beschichtungseinrichtung 91 nachgeordnete erste Abkanteinrichtung 50 auf.
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 92 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 92 wird das erste Flachbandmaterial 31 dann weiter zur Stanzeinrichtung gefördert.
Die vorzugsweise vorhandene Stanzeinrichtung dient zum Ausstanzen von Löchern (nicht dargestellt) aus dem ersten Endlosflachbandmaterial 31. Mittels der Stanzeinrichtung 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 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.
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.
Von der Stanzeinrichtung bzw. der Prägeeinrichtung wird das erste Flachbandmaterial 31 dann weiter zur Umformeinrichtung 33 gefördert.
Die Umformeinrichtung 33 dient zur Umformung des ersten Flachbandmaterials 31 zu einem profilierten und ggfs. zusätzlich geprägten und ggfs. zusätzlich gestanzten Endlosprofilblech 35 mit einem vorbestimmten Querschnittsprofil (6 bis 8). Die Profilierung erfolgt zweckmäßigerweise mittels Rollformung. Dazu weist die Umformeinrichtung 33 mehrere Paare zweier in vertikaler Richtung übereinander angeordneter, drehbar gelagerter Walzrollen 34a, 34b auf, deren Drehachsen horizontal und senkrecht zur Förderrichtung 32 ausgerichtet und die vertikal fluchtend zueinander angeordnet sind. Die beiden Walzrollen 34a, 34b sind zudem in gegenläufige Drehrichtungen antreibbar und derart voneinander beabstandet angeordnet, dass das erste Flachbandmaterial 31, wenn es zwischen den beiden Walzrollen 34a, 34b durchgeführt wird, profiliert und ggfs. gleichzeitig geprägt und ggfs. gleichzeitig gestanzt wird.
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.
Von der einen der beiden Profilblechlängskanten 36 aus und in Profilblechquerrichtung 37 gesehen weist das Endlosprofilblech 35 zunächst einen ersten äußeren nicht umgeformten, 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 umgeformter bzw. profilierter, insbesondere geprägter, Abschnitt 39 an. An den ersten umgeformten Abschnitt 39 schließt sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein mittiger nicht umgeformter, 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 nicht umgeformten Abschnitts 38. An den mittigen ebenflächigen Abschnitt 40 schließt sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein zweiter umgeformter bzw. profilierter, insbesondere geprägter, Abschnitt 41 an. An den zweiten umgeformten Abschnitt 41 schließt sich in Profilblechquerrichtung 37 gesehen ein zweiter äußerer nicht umgeformter, 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 nicht umgeformten Abschnitts 38.
Die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 weisen jeweils im Querschnitt gesehen vorzugsweise ein Trapezprofil 46 auf. Das heißt, die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 sind nach Art eines Trapezprofilbleches bzw. eines Trapezbleches ausgebildet. Das Trapezprofil 46 und damit die umgeformten 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.
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 umgeformten Bereiche 39, 41 an den mittigen ebenflächigen Bereich 40 an. An jeden der beiden verformten Bereiche 39, 41 wiederum schließt sich einer der beiden ebenflächigen Bereiche 38, 42 an.
Des Weiteren ist zweckmäßigerweise die Erstreckung der ersten Scheitelwandungen 48 in Profilblechquerrichtung 37 gesehen kleiner als die Erstreckung der zweiten Scheitelwandungen 47. 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.
Außerdem sind die eingestanzten Löcher bzw. die Turbulenz erzeugenden Prägungen zweckmäßigerweise so eingebracht, dass sie nach dem Umformen in den Schenkelwandungen 49 vorhanden sind.
Alternativ zum Trapezprofil 46 weisen die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 jeweils im Querschnitt gesehen ein anderes Wellenprofil, insbesondere ein sinusartiges Wellenprofil oder ein Dreiecksprofil oder ein Rechteckprofil auf. Des Weiteren kann das Trapezprofil 46 auch derart ausgebildet sein, dass die ersten Scheitelwandungen 47 nicht ebenflächig, sondern wie bei einem sinusartigen Wellenprofil gerundet bzw. gekrümmt ausgebildet sind (8).
Die gegebenenfalls vorhandene 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 Rollformung. Infolgedessen weist die erste Abkanteinrichtung 50 zwei übereinander angeordnete Abkantrollen 82a, 82b auf 11).
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 Abschnitte 38, 42 drauf, wobei allerdings ein Teil der zweiten äußeren ebenflächigen Abschnitte 38, 42 jeweils über die äußeren Mantelflächen 85a übersteht.
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 38, 42 an. Der über die äußeren Mantelflächen 85a der oberen Abkantrolle 82a überstehende Teil der äußeren ebenflächigen Abschnitte 38, 42, wird zwischen den beiden Abkantscheiben 85, 87 umgebogen.
Die vorzugsweise vorhandene Flussmittel-Beschichtungseinrichtung 91 (4), die zweckmäßigerweise der Verformungseinrichtung 33 oder der Abkanteinrichtung 50 nachgeordnet ist, dient zum, insbesondere beidseitigen, Beschichten des Endlosprofilbleches 35 mit Flussmittel. Dazu weist die Flussmittel-Beschichtungseinrichtung 91 eine Applikationseinrichtung 93 und eine dieser nachgeordnete Trocknungseinrichtung 94 bzw. eine Trocknungsstrecke, insbesondere einen Trocknungsofen, auf.
Mittels der Applikationseinrichtung 93 wird das Endlosprofilblech 35 auf seinen beiden Profilblechbreitseiten 44; 45 jeweils vollflächig oder partiell, z. B. streifenförmig in Form von sich längserstreckenden Beschichtungsstreifen, mit Flussmittel beschichtet. insbesondere werden die ersten Scheitelwandungen 47 auf der ersten Profilblechbreitseite 44 und die zweiten Scheitelwandungen 48 auf der zweiten Profilblechbreitseite 45 beschichtet. In der sich anschließenden Trocknungseinrichtung 94 wird die aufgebrachte Beschichtung bei z. B. 120–280°C getrocknet.
Alternativ dazu kann das Flussmittel auch an anderer Stelle aufgebracht werden, z. B. vor dem Verformen des ersten Flachbandmaterials 31. Oder es wird ein bereits vorab, insbesondere beidseitig, mit Flussmittel beschichtetes, erstes Flachbandmaterial 31 verwendet.
Die Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung ist parallel zur Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung, insbesondere größtenteils unterhalb dieser angeordnet. Die Rohrwandmaterial-Vorfertigungseinrichtung weist eine zweite Bevorratungseinrichtung 52 für das zweite metallische Endlosflachbandmaterial bzw. das Hüllband 53 zur Herstellung der Rohrwand 10 der Flachrohre 4, und gegebenenfalls eine der zweiten Bevorratungseinrichtung 52 in Förderrichtung 32 nachgeordnete zweite Abkanteinrichtung 54 auf.
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 95 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 95 wird das zweite Flachbandmaterial 53 dann weiter zur zweiten Abkanteinrichtung 54 gefördert.
Die gegebenenfalls vorhandene 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 (7) 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 Abkanteinrichtung 50 aufgebaut. Die obere Abkantrolle weist zweckmäßigerweise eine durchgehende, zylindrische Mantelfläche auf.
Wie bereits oben erläutert weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 zudem Mittel zur Bereitstellung eines dritten metallischen Endlosflachbandmaterials 89 auf. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 eine dritte Bevorratungseinrichtung (nicht dargestellt) auf, die ebenfalls z. B. ein Bandspeicher ist und zumindest eine Vorratsrolle aufweist, von der das zweckmäßigerweise ein- oder beidseitig lotplattierte, metallische dritte Endlosflachbandmaterial 89 im wesentlichen kontinuierlich abgewickelt wird. Im Gegensatz zu den beiden ersten Vorratsrollen 74; 55 ist die dritte Vorratsrolle allerdings um eine vertikale Drehachse drehbar. Das dritte Endlosflachbandmaterial 89 weist dabei zweckmäßigerweise eine Wandstärke von 0,06 bis 0,15 mm auf. Zudem besteht das dritte Endlosflachbandmaterial 89 vorzugsweise aus Aluminium und/oder Kupfer und/oder Stahl, wobei es nicht aus demselben Werkstoff wie die beiden anderen Endlosflachbandmaterialien 31; 53 bestehen muss. Außerdem weist das dritte Endlosflachbandmaterial 89 zwei sich parallel zur Förderrichtung 32 erstreckende Bandlängskanten 96 sowie eine, bevorzugt vertikale, erste, ebenflächige Bandbreitseite 97 und eine, bevorzugt vertikale, zweite, ebenflächige Bandbreitseite 98 auf. Die Führung des dritten Endlosflachbandmaterials 89 erfolgt somit zweckmäßigerweise so, dass das plattenförmige Endlosflachbandmaterial 89 vertikal ausgerichtet ist. Das heißt die beiden Bandlängskanten 96 sind übereinander angeordnet. Insbesondere ist das dritte Endlosflachbandmaterial 89 senkrecht zum ersten und zweiten Endlosflachbandmaterial 31; 53 ausgerichtet ist. Dabei wird das dritte Endlosflachbandmaterial 89 bevorzugt etwas oberhalb des Endlosprofilbleches 35 und seitlich daneben geführt.
Der dritten Bevorratungseinrichtung nachgeordnet kann zudem eine Prägeeinrichtung zum Einbringen von, z. B. Turbulenz erzeugenden, Prägungen in das dritte Endlosflachbandmaterial 89 sein.
Die Zusammenführeinrichtung 25 dient zum Zusammenführen des, gegebenenfalls umgekanteten, Endlosprofilbleches 35 und des, gegebenenfalls umgekanteten, zweiten Endlosflachbandmaterials 53 sowie des dritten Endlosflachbandmaterials 89. Das Endlosprofilblech 35 und das zweite Endlosflachbandmaterial 53 werden dabei derart zusammengeführt, dass die zweite Profilblechbreitseite 45 an der ersten Bandbreitseite 60 anliegt. Das Endlosprofilblech 35 und das zweite Endlosflachbandmaterial 53 werden also breitseitig aneinander gelegt. Insbesondere liegen die zweiten Scheitelwandungen 48 des ersten umgeformten Abschnitts 39 und die zweiten Scheitelwandungen 48 des zweiten umgeformten Abschnitts 41 an der ersten Bandbreitseite 60 an. 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 auf das zweite Endlosflachbandmaterial 53 aufgelegt und gegebenenfalls in dieses eingelegt wird. Das heißt, so dass die zweite Profilblechbreitseite 45 auf der ersten Bandbreitseite 60 aufliegt und gegebenenfalls die beiden Stegwandungen 51 des Endlosprofilbleches 35 innen an den beiden Stegwandungen 57 des zweiten Flachbandmaterials 53 anliegen. Bei Vorhandensein der Stegwandungen 51; 57 ist das Endlosprofilblech 35 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.
In der Zusammenführrichtung 25 wird zudem das dritte Endlosflachbandmaterial 89 derart zugeführt, dass eine der beiden Bandlängskanten 96 des dritten Endlosflachbandmaterials 89, insbesondere mittig, an der ersten Profilblechbreitseite 44, und zwar, insbesondere mittig, an dem mittigen, ebenflächigen Abschnitt 40, des Endlosprofilbleches 35 anliegt und das dritte Endlosflachbandmaterial 89 bevorzugt senkrecht zur Profilblechquerrichtung 37 bzw. zur Bandquerrichtung 58 und zum Abschnitt 40 ist (8).
Die Zusammenführung des dritten Endlosflachbandmaterials 89 mit dem Endlosprofilblech 35 erfolgt dabei wahlweise vor, nach oder gleichzeitig mit der Zusammenführung des Endlosprofilblechs 35 mit dem zweiten Endlosflachbandmaterial 53.
Insbesondere sind das zweite Endlosflachbandmaterial 53, das Endlosprofilblech 35 und das dritte Endlosflachbandmaterial 89 nach dem Zusammenführen symmetrisch in Bezug zur Profilblechmittenebene 65 angeordnet (8).
Der Zusammenführeinrichtung 25 in Förderrichtung 32 nachgeordnet sind die Biegeeinrichtungen 26a, b zur Bildung eines Endlosflachrohres 62 (9). 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 Endlosflachbandmaterial 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. Wenn keine Abkanteinrichtung 54 vorhanden ist, werden die Stegwandungen 57 als erster Umformschritt in den Biegeeinrichtungen 26a, b eingebracht. Damit die Stegwandungen 57 sich gegenüberliegen 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 vorzugsweise 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.
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 bzw. längsseitig geschlitzte Endlosturbulenzeinlage 66 bildet, deren Querschnittsprofil dem Querschnittsprofil der Turbulenzeinlage 21 des herzustellenden Flachrohres 4 entspricht. Das heißt, das Endlosprofilblech 35 wird zur flachrohrförmigen 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 insbesondere so umgebogen, dass die beiden Profilblechlängskanten 36 sich gegenüberliegend angeordnet sind und Einlagenlängskanten 77 bilden (9). Falls eine Abkanteinrichtung 50 vorhanden ist und das Endlosprofilblech 35 die beiden Stegwandungen 51 aufweist, wird das Endlosprofilblech 35 zudem so umgebogen, dass die beiden Stegwandungen 51 sich gegenüberliegend angeordnet sind und zweckmäßigerweise horizontal ausgerichtet sind und die Profilblechlängskanten 36 vorzugsweise aneinander anstoßen. Falls keine Abkanteinrichtung 50 vorhanden ist, sind die Einlagenlängskanten 77 nach dem Umbiegen im wesentlichen um die Rohrhöhe voneinander beabstandet. Das Endlosprofilblech 35 wird beidseits der Profilblechmittelebene 65 im mittigen ebenflächigen Abschnitt 40 jeweils um 90°, insbesondere nach oben, abgewinkelt. Die Knickbereiche bzw. Knickkanten bzw. Biegekanten sind dabei vorzugsweise von der Profilblechmittelebene 65 gleich beabstandet. Dadurch werden die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 aufeinander geklappt, insbesondere so dass die ersten Scheitelwandungen 47 des ersten umgeformten Abschnitts 39 und die ersten Scheitelwandungen 47 des zweiten umgeformten Abschnitts 41 sich paarweise im Bereich der Rohrmittenebene 17 gegenüberliegen und die zweiten Scheitelwandungen 48 des ersten umgeformten Abschnitts 39 und die zweiten Scheitelwandungen 48 des zweiten umgeformten Abschnitts 41 sich ebenfalls paarweise gegenüberliegen, voneinander beabstandet sind und an der Rohrwand 10 des Endlosflachrohres 66 anliegen. Des Weiteren werden die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 so aufeinander geklappt, dass die ersten Scheitelwandungen 47 breitseitig an dem dritten Endlosflachbandmaterial 89 anliegen. Insbesondere werden die beiden umgeformten Abschnitte 39, 41 so aufeinander geklappt, dass die ersten Scheitelwandungen 47 des ersten umgeformten Abschnitts 39 an der ersten Bandbreitseite 97 und die ersten Scheitelwandungen 47 des zweiten umgeformten Abschnitts 41 an der zweiten Bandbreitseite 98 anliegen.
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 lediglich eine (3), oder gegebenenfalls zwei (2) sich gegenüberliegende, vorzugsweise ebenflächige, Einlagenschmalseitenwandungen 68 und zwei sich gegenüberliegende, profilierte Einlagenbreitseitenwandungen 69 auf. Die Einlagenbreitseitenwandungen 69 weisen eine Erstreckungsrichtung parallel zu den Rohrbreitseitenwandungen 13 bzw. parallel zur Rohrbreitenrichtung 19 auf. Eine der beiden Einlagenschmalseitenwandungen 68 wird durch den nicht abgewinkelten Teil des mittigen ebenflächigen Abschnitts 40 gebildet, die andere wird gegebenenfalls durch die beiden sich gegenüberliegenden Stegwandungen 51 gebildet. Die Einlagenschmalseitenwandungen 68 liegen dabei innen an den Rohrschmalseitenwandungen 14 an, sind also parallel zu diesen.
Die Einlagenbreitseitenwandungen 69 werden hauptsächlich von den beiden umgeformten Abschnitten 39, 41 gebildet. Dadurch weisen die beiden Einlagenbreitseitenwandungen 69 die jeweils zueinander parallelen 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. Zudem sind die ersten und zweiten Scheitelwandungen 47, 48 einer Einlagenbreitseitenwandung 69 in Rohrbreitenrichtung 19 gesehen abwechselnd angeordnet. Außerdem erstrecken sich bei der ersten Ausführungsform (2) die ersten und zweiten Scheitelwandungen 47, 48 einer Einlagenbreitseitenwandung 69 in Rohrbreitenrichtung 19 und in Rohrlängsrichtung 18 bzw. sind parallel zur Rohrmittenebene 17. Gemäß der zweiten Ausführungsform (3) sind lediglich die ersten Scheitelwandungen 47 parallel zur Rohrmittenebene 17, da die zweiten Scheitelwandungen 48 im Querschnitt bogenförmig ausgebildet sind.
Das dritte Endlosflachbandmaterial 89 bildet beim abgelängten Flachrohr 4 das einlagige, ebenflächige Innenblechband 88. Insbesondere ist das dritte Endlosflachbandmaterial 89 bzw. das Innenblechband 88 in Rohrhöhenrichtung 70 nach dem Biegen gesehen mittig zwischen den beiden Einlagenbreitseitenwandungen 69 angeordnet und wird von der Rohrwand 10 umschlossen. Zudem erstreckt sich das Innenblechband 88 bevorzugt parallel zur Rohrquerrichtung 19 und im wesentlichen über die gesamte Breite des Flachrohrs 4.
Das Flachrohr 4 ist bevorzugt symmetrisch zur Rohrmittenebene 17.
Insbesondere 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 gegenüber. Zudem liegen die ersten Scheitelwandungen 47 jeweils flächig an einer der beiden Bandbreitseiten 97; 98 des Innenblechbandes 88 an. Insbesondere liegen die ersten Scheitelwandungen 47 der einen Einlagenbreitseitenwandung 69 an der ersten Bandbreitseite 97 an und die ersten Scheitelwandungen 47 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 liegen an der zweiten Bandbreitseite 98 an. Das Innenblechband 88 ist also zwischen den ersten Scheitelwandungen 47 der einen Einlagenbreitseitenwandung 69 und den ersten Scheitelwandungen 47 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 angeordnet und bevorzugt zwischen diesen eingespannt. Die ersten Scheitelwandungen 47 stützen sich an dem Innenblechband 88 in Rohrhöhenrichtung 70 ab. Die ersten Scheitelwandungen 47 sind vorzugsweise nahe der Rohrmittenebene 17 angeordnet. Dabei sind die ersten Scheitelwandungen 47 einer Einlagenbreitseitenwandung 69 zu den ersten Scheitelwandungen 47 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 bevorzugt parallel. 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 und von dem Innenblechband 88 beabstandet sind, also nicht bis zur Rohrmittenebene 17 in den Strömungskanal 16 hinein ragen. Dabei sind gemäß der ersten Ausführungsform (2) auch die zweiten Scheitelwandungen 48 einer Einlagenbreitseitenwandung 69 zu den zweiten Scheitelwandungen 48 der anderen Einlagenbreitseitenwandung 69 parallel. Insbesondere liegen die zweiten Scheitelwandungen 48 jeweils, bevorzugt flächig, an der Rohrwandinnenfläche 12 der Rohrwand 10 des Endlosflachrohres 62 an. Die zweiten Scheitelwandungen 48 stützen sich also an der Rohrwand 10, insbesondere an der Rohrwandinnenfläche 12 ab. 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.
Aufgrund der beschriebenen Anordnung der Scheitel- und Schenkelwandungen 47, 48, 49 weist die Endlosturbulenzeinlage 66 eine wabenförmige Struktur bzw. ein Wabenprofil auf.
Des Weiteren weist das Flachrohr 4 mehrere, voneinander, vorzugsweise fluiddicht, getrennte Strömungskammern 71; 72 auf. Insbesondere weist das Flachrohr 4 erste Strömungskammern 71 auf, die jeweils von zwei zueinander in Rohrbreitenrichtung 19 benachbarten Schenkelwandungen 49, einer ersten Scheitelwandung 47 und der Rohrbreitseitenwandung 13 begrenzt werden. Zudem weist das Flachrohr 4 zweite Strömungskammern 72 auf, die jeweils von zwei zueinander in Rohrbreitenrichtung 19 benachbarten Schenkelwandungen 49, einer zweiten Scheitelwandung 47 und dem Innenblechband 88 begrenzt werden. Bei der ersten Ausführungsform (2) weisen die ersten und zweiten Strömungskammern 71; 72 jeweils vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt auf. Zudem ist der Querschnitt der ersten und zweiten Strömungskammern 71; 72 gleich groß. Dies ist strömungstechnisch von Vorteil. Bei der zweiten Ausführungsform (3) weisen die zweiten Strömungskammern 72 vorzugsweise jeweils einen dreieckigen Querschnitt auf.
Die Strömungskammern 71; 72 weisen zudem eine Längserstreckung in Richtung der Rohrlängsrichtung 18 auf. Die Erstreckung der Strömungskammern 71; 72 in Rohrhöhenrichtung 70 entspricht dabei im Wesentlichen der halben Rohrhöhe. Das heißt, die Strömungskammern 71; 72 sind jeweils nur auf einer Seite der Rohrmittenebene 17 angeordnet. Des Weiteren sind die ersten und zweiten Strömungskammern 71; 72 in Rohrbreitenrichtung 19 jeweils abwechselnd und zueinander benachbart, insbesondere aneinander angrenzend, angeordnet. Zudem liegen sich in Rohrhöhenrichtung 70 gesehen jeweils zwei erste Strömungskammern 71 und zwei zweite Strömungskammern 72 gegenüber, wobei die sich gegenüberliegenden Strömungskammern 71; 72 jeweils spiegelverkehrt in Bezug zur Rohrmittenebene 17 angeordnet sind.
Des Weiteren sind rohrschmalseitig bzw. randseitig bzw. endseitig angeordnete dritte Strömungskammern 73 vorhanden, die je nach Ausführungsform jeweils von einer der beiden Einlagenschmalseitenwandungen 68, einer halben zweiten Scheitelwandung 48, dem Innenblechband 88 und einer Schenkelwandung 49 oder von der Rohrwand 10, jeweils einem der beiden nicht umgeformten, ebenflächigen Abschnitte 38; 42 und einer Schenkelwandung 49 begrenzt werden.
Wie bereits oben erläutert, dienen die Biegeeinrichtungen 26a, b zum Biegen, insbesondere mittels Rollformung des zweiten Endlosflachbandmaterials 53 mitsamt dem Endlosprofilblech 35 zum eben beschriebenen längsseitig geschlitzten Endlosflachrohr 62 (9). Dabei sind zweckmäßigerweise zwei verschiedene Arten von Umform- bzw. Biegeeinrichtungen 26a, b vorhanden. Die ersten Biegeeinrichtungen 26a der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 weisen jeweils eine untere und eine obere Umform- bzw. Biegerolle 63a, 63b (10) 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.
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 einer Rohrschmalseitenwandung 14 des herzustellenden Endlosflachrohres 62 in Rohrhöhenrichtung 70. Des Weiteren weisen die oberen, auf der Seite des Innenblechbandes 88 angeordneten, Biegerollen 63a im Bereich der zylindrischen Mantelfläche 78 und mittig in Bezug zu dieser jeweils einen umlaufenden Schlitz 99 auf, der sich jeweils radial in die Biegerolle 63a hinein erstreckt. 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.
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 zweiten Scheitelwandungen 48 an. Zudem ist das dritte Endlosflachbandmaterial 89 innerhalb der Schlitze 99 angeordnet und wird in diesen geführt und stabilisiert. Das zwischen den beiden Biegrollen 63a, 63b durchgeführte zweite Flachbandmaterial 53 und das Endlosprofilblech 35 werden aufgrund der Negativ/Positivform der Biegrollen 63a, 63b um die obere Biegrolle 63a herum beim Abrollen sukzessive gebogen bzw. abgewinkelt. Das heißt, die umgeformten Abschnitte 39, 41 werden aufeinander und auf die oberen Biegrollen 63a zu gebogen (9, 10). 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.
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 umgeformten Abschnitten 39, 41 Platz hat, die Rohrwand 10 also noch nicht vollständig geschlossen ist.
Anschließend werden das zweite Flachbandmaterial 53 und das Endlosprofilblech 35 mittels der zweiten Biegeeinrichtungen 26b weiter gebogen und umgeformt, bis sie die 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 konischen Mantelflächen 81 sukzessive zunimmt, bis die seitlichen Mantelflächen 81 senkrecht zur mittigen Mantelfläche 80 sind.
Nach dem Biegen berühren sich das die Rohrwand 10 bildende zweite Flachbandmaterial 53, das Endlosprofilblech 35 und das dritte Endlosflachbandmaterial 89 an mehreren Kontaktstellen. Dadurch werden das Endlosprofilblech 35 und das dritte Endlosflachbandmaterial 89 von dem angetriebenen zweiten Flachbandmaterial 53 kraft- und reibschlüssig mitgezogen. Optional kann allerdings die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 auch zusätzliche Antriebsmittel für das dritte Endlosflachbandmaterial 89 aufweisen. Insbesondere kann die Vorrichtung 22 zwischen den einzelnen Biegerollen 63a, b jeweils zwei sich horizontal gegenüberliegende Reibrollen vorgesehen sein. Die Reibrollen drehen sich um vertikale Drehachsen und treiben das dritte Endlosflachbandmaterial 89 an. Dadurch wird eine synchrone Geschwindigkeit des zweiten Flachbandmaterials 53, des Endlosprofilblechs 35 und des dritten Endlosflachbandmaterials 89 gewährleistet.
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.
Vorzugsweise werden bei der ersten Ausführungsform (2) 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.
Zudem können bei der ersten Ausführungsform (2) 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.
Alternativ zum Verschweißen bzw. Verlöten der Einlagenlängskanten 77 oder zusätzlich dazu verlötet bei der ersten Ausführungsform (2) 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.
Außerdem kann das Flachrohr 4 im Bereich der beiden Rohrwandlängskanten 75 auch mittels einer an sich bekannten Falzverbindung oder anderweitig längsseitig verbunden werden.
Anstelle der Schweißeinrichtung 27 kann selbstverständlich auch jegliche andere Art einer Verbindungseinrichtung, z. B. eine Löteinrichtung oder eine Klebeeinrichtung vorgesehen sein.
Der Schweißeinrichtung 27 nachgeordnet ist vorzugsweise eine Kalibriereinrichtung 90, die die Erzeugung der finalen äußeren Kontur sowie die Sicherstellung der Geradheit des Endlosflachrohrs 62 in Rohrlängsrichtung bewirkt. Die Kalibriereinrichtung kann zudem eine Schabeeinrichtung (nicht dargestellt) zum Entfernen des Schweißnahtüberstands und eine Kühleinrichtung zur Abkühlung des Endlosflachrohrs 62 aufweisen.
Die Trenneinrichtung 29 der erfindungsgemäßen 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.
Die geschnittenen Flachrohre 4 werden anschließend vorzugsweise noch in einem Lötofen verlötet. Aufgrund der vorzugsweise beidseitigen Lotplattierung des ersten, zweiten und dritten Endlosflachbandmaterials 31, 53, 89 werden dabei die an dem Innenblechband 88 anliegenden ersten Scheitelwandungen 47 mit dem Innenblechband 88, sowie die zweiten Scheitelwandungen 48 mit der Rohrwandinnenfläche 12 verlötet. Dadurch entsteht ein fester Verbund von Turbulenzeinlage 21 und Rohrwand 10 und Turbulenzeinlage 21 und Innenblechband 88.
Vorteilhaft bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 ist zum einen, dass das erfindungsgemäße Flachrohr 4 samt Turbulenzeinlage 21 und Innenblechband 88 kontinuierlich bzw. online gefertigt wird. Dadurch ist das Flachrohr 4 schnell und kostengünstig herstellbar.
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. Anm.: das Verschweißen von 66 und 10 ist eigentlich nicht intendiert, da vermutlich technisch nicht zu realisieren.
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.
Insbesondere die wabenförmige Struktur der Turbulenzeinlage 21 verbessert die Stabilität des Flachrohres 4 noch weiter. Denn die sich paarweise gegenüberliegenden und sich gegenüberliegend an dem Innenblechband 88 abstützenden ersten Scheitelwandungen 47 stützen sich flächig im Bereich der Rohrmitte gegeneinander ab. Dadurch stützen sich die Einlagenbreitseitenwandungen 69 aneinander in Rohrhöhenrichtung 70 ab. Die ersten Scheitelwandungen 47 stützen sich über das Innenblechband 88 aneinander ab und sind nach dem Verlöten über das Innenblechband 88 miteinander verlötet. Aufgrund des Innenblechbands 88 ist es dabei unerheblich, ob die ersten Scheitelwandungen 47 in Rohrhöhenrichtung 70 genau zueinander fluchtend angeordnet sind, oder, z. B. aufgrund von Fertigungstoleranzen, zueinander in Rohrbreitenrichtung 19 versetzt angeordnet sind. Das Innenblechband 88 ist somit fertigungstechnisch von großem Vorteil.
Zudem stützen sich die zweiten Scheitelwandungen 48 flächig an der Rohrwand 10 ab. Somit können bei Außendruck hohe Druckkräfte aufgenommen werden. Die schrägen Schenkelwandungen 49 sorgen dabei für eine optimale Kraftübertragung.
Insbesondere, wenn die Turbulenzeinlage 21 mit der Rohrwand 10 verlötet ist und die ersten Scheitelwandungen 47 mit dem Innenblechband 88 verlötet sind, erhöht sich die Stabilität des Flachrohres 4 weiter. Denn die Schenkelwandungen 49 sind an ihren beiden Enden jeweils fest eingespannt. Zudem haben die Schenkelwandungen 49 eine geringere Erstreckung senkrecht zur Rohrlängsrichtung 18 gesehen als herkömmliche Wave-Fins, deren Schenkelwandungen sich über die gesamte Rohrhöhe, von einer Rohrbreitseitenwandung zur anderen erstrecken. Denn die Schenkelwandungen 49 erstrecken sich bevorzugt nur jeweils über die Hälfte der Rohrhöhe. Auch deshalb neigen die Schenkelwandungen 49 weniger dazu bei Druckbelastung von außen auszuknicken.
Auch wirken die Turbulenzeinlagen 21 als Zuganker, so dass die Flachrohre 4 auch hohen Innendrücken standhalten.
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.
Wie bereits oben erläutert, liegt es zudem im Rahmen der Erfindung, in das Endlosprofilblech 35 andere Profilierungen einzubringen, so dass die beiden umgeformten 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 jeweils so umgebogen, dass die ersten Scheitelwandungen bzw. Scheitel der beiden gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 an dem Innenblechband 88 anliegen und sich zweckmäßigerweise paarweise gegenüberliegen, um den beschriebenen Abstützeffekt zu gewährleisten. Die beiden Einlagenbreitseitenwandungen 69 stützen sich also in Rohrhöhenrichtung 70 bevorzugt an mehreren Stellen aneinander ab. Zudem liegen die zweiten Scheitelwandungen bzw. Scheitel der beiden gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 an der Rohrwand 10, insbesondere der jeweiligen Rohrbreitseitenwandung 13 an und stützen sich an dieser ab. Außerdem werden in analoger Weise wie beim Trapezprofil zweite Strömungskammern gebildet, die jeweils von einer zweiten Scheitelwandung bzw. einem zweiten Scheitel, den sich an die zweite Scheitelwandung bzw. den Scheitel anschließenden beiden Schenkelwandungen und dem Innenblechband 88 begrenzt werden. Die ersten Strömungskammern werden ebenfalls in analoger Weise wie beim Trapezprofil von einer ersten Scheitelwandung bzw. einem ersten Scheitel, den beiden sich an die erste Scheitelwandung bzw. den Scheitel anschließenden Schenkelwandungen sowie der Rohrwand 10 begrenzt.
Vorteil des Trapezprofils 46 ist allerdings die daraus entstehende Wabenstruktur beim Umbiegen und aufeinander Klappen der umgeformten Abschnitte 39, 41. Denn beim Trapezprofil 46 sind infolge der Fertigung auftretende, geringe toleranzen unschädlich, da auch bei einem geringen Versatz der sich gegenüber liegenden ersten Scheitelwandungen 47 in Rohrbreitenrichtung 19 relativ zueinander die Kräfte noch gut übertragen werden.
Auch thermodynamisch gesehen sind die erfindungsgemäßen Flachrohre 4, insbesondere aufgrund der Wabenform der Turbulenzeinlage 21 sehr günstig gestaltet. Denn die ersten Scheitelwandungen 47 liegen vorzugsweise im Bereich der Rohrmitte an dem Innenblechband 88 an. Somit sind dort Bereiche mit dreifacher Wandstärke gebildet. Der Bereich der Rohrmitte ist aber der Bereich, in dem die Temperatur des das Flachrohr 4 durchströmenden Strömungsmediums am höchsten ist, also am meisten Wärme abgeführt werden muss. Da die Wärmeleitung im Flachrohr 4 größtenteils über die Einlagenwandung 67 der Turbulenzeinlage und das Innenblechband 88 erfolgt, wird die Wärmeabfuhr durch die dreifache Wandstärke im Bereich der Rohrmitte optimiert.
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.
Es ist zudem auch vorteilhaft, 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 umgeformt, gegebenenfalls gestanzt und gegebenenfalls umgekantet wird. Das zweite Endlosflachbandmaterial 53 wird ebenfalls gegebenenfalls 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.
Außerdem ist es vorteilhaft, 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.
Des Weiteren kann die Turbulenzeinlage 21 auch aus zwei aufeinander liegenden einzelnen, profilierten Einzelblechen bestehen, die so angeordnet sind, dass sie sich aneinander und vorzugsweise an der Rohrwand 10 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.
Die beiden sich aneinander abstützenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 der Turbulenzeinlage 21 müssen zudem nicht gleichartig profiliert sein, sondern können z. B. auch verschiedene Wellenprofile oder gleichartige Wellenprofile mit unterschiedlichen Abmessungen aufweisen. Bevorzugt stützen sich dabei wiederum die ersten Scheitelwandungen bzw. Scheitel der beiden gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 aneinander ab, wobei nicht zwangsweise jede Scheitelwandungen bzw. jeder Scheitel sich an einer Scheitelwandungen bzw. einem Scheitel der gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandung 69 abstützen muss.
Zudem muss sich unabhängig von der Art der Profilierung auch nicht jede erste Scheitelwandungen bzw. jeder erste Scheitel der beiden gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen 69 an der Rohrwand 10, insbesondere der jeweiligen Rohrbreitseitenwandung 13, abstützen.
Zudem kann die Turbulenzeinlage 21 wie bereits erläutert auch derart längsseitig geschlitzt sein, dass die Einlagenlängskanten 77 nicht aneinander stoßen, sondern voneinander beabstandet sind. Beispielsweise wird das Endlosprofilblech 35 bei der Herstellung im Bereich der Profilblechlängskanten 36 nicht umgekantet. Die aus diesem Endlosprofilblech 35 hergestellte Endlosturbulenzeinlage 66 bzw. die spätere Turbulenzeinlage 21 weist dann lediglich eine Einlagenschmalseitenwandung 68 auf (3).
Im Rahmen der Erfindung liegt es zudem auch, dass das Innenblechband 88 nicht ebenflächig, sondern profiliert, z. B. geprägt, ist. Zudem kann das Innenblechband 88 Ausstanzungen aufweisen. Das Profilieren und Stanzen des dritten Endlosflachbandmaterials 89 kann z. B. in dafür vorgesehenen zusätzlichen Einrichtungen erfolgen, die der Zusammenführeinrichtung 25 vorgeordnet sind. Das ebenflächige Innenblechband 88 hat aber den Vorteil, dass es eine genaue Anlage und Abstützung der ersten Scheitelwandungen 47 gewährleistet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006031675 A1 [0004, 0006]
DE 102009053579 A1 [0007]

Claims

Flachrohr (4) für Wärmetauscher mit a) einer Rohrwand (10), die zwei sich gegenüberliegende Rohrbreitseitenwandungen (13) und zwei sich gegenüberliegende Rohrschmalseitenwandungen (14) aufweist, über die die Rohrbreitseitenwandungen (13) ineinander übergehen, und b) einer innerhalb der Rohrwand (10) angeordneten Turbulenzeinlage (21), wobei die Turbulenzeinlage (21) zwei sich gegenüberliegende, profilierte Einlagenbreitseitenwandungen (69) aufweist, die sich bereichsweise bzw. stellenweise an jeweils einer der beiden Rohrbreitseitenwandungen (13) abstützen, gekennzeichnet durch c) ein Innenblechband (88), das, insbesondere mittig, zwischen den beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) angeordnet ist, wobei sich die Einlagenbreitseitenwandungen (69) bereichsweise bzw. stellenweise an dem Innenblechband (88) abstützen.
Flachrohr (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenblechband (88) zwei Bandlängskanten (96) und zwei sich gegenüberliegende Bandbreitseiten (97, 98) aufweist, wobei sich die eine der beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) bereichsweise bzw. stellenweise an der ersten Bandbreitseite (97) abstützt und sich die andere der beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) bereichsweise bzw. stellenweise an der zweiten Bandbreitseite (98) abstützt.
Flachrohr (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage (21) einseitig längsseitig geschlitzt ausgebildet ist und eine Einlagenwandung (67) mit den beiden sich gegenüberliegenden, profilierten Einlagenbreitseitenwandungen (69) und eine, vorzugsweise ebenflächige, Einlagenschmalseitenwandung (68) aufweist, über die die beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) ineinander übergehen.
Flachrohr (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagenschmalseitenwandung (68) innen formschlüssig an einer der beiden Rohrschmalseitenwandungen (14) anliegt.
Flachrohr (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) jeweils im Querschnitt gesehen ein Wellenprofil, insbesondere ein Trapezprofil (46) oder ein sinusartiges Wellenprofil oder ein Dreiecksprofil oder ein Rechteckprofil aufweisen.
Flachrohr (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) jeweils erste und zweite Scheitelwandungen (47, 48) aufweisen, wobei die ersten Scheitelwandungen (47) in eine Rohrhöhenrichtung (70) und in eine Rohrbreitenrichtung (19) gesehen zu den zweiten Scheitelwandungen (48) versetzt angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Scheitelwandungen (47, 48) in Rohrbreitenrichtung (19) gesehen abwechselnd angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Scheitelwandung (47) mit einer zweiten Scheitelwandung (48) durch eine, vorzugsweise schräge und vorzugsweise ebenflächige, plattenförmige Schenkelwandung (49) verbunden ist.
Flachrohr (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten und/oder zweiten Scheitelwandungen (47, 48) parallel zu den Rohrbreitseitenwandungen (13) erstrecken und ebenflächig bzw. plattenförmig ausgebildet sind.
Flachrohr (4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten Scheitelwandungen (47) der einen Einlagenbreitseitenwandung (69) und die ersten Scheitelwandungen (47) der anderen Einlagenbreitseitenwandung (69) in Rohrhöhenrichtung (70) gesehen paarweise gegenüber liegen.
Flachrohr (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Scheitelwandungen (48) der einen Einlagenbreitseitenwandung (69) und die zweiten Scheitelwandungen (48) der anderen Einlagenbreitseitenwandung (69) in Rohrhöhenrichtung (70) gesehen paarweise gegenüber liegen, wobei sie in Rohrhöhenrichtung (70) voneinander und von dem Innenblechband (88) beabstandet sind.
Flachrohr (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils zumindest ein Teil der zweiten Scheitelwandungen (48) der beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) an der jeweiligen Rohrbreitseitenwandung (13) abstützt.
Flachrohr (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils zumindest ein Teil der ersten Scheitelwandungen (47) der beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) an dem Innenblechband (88) abstützt.
Flachrohr (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (10) durch Rollverformung hergestellt ist und bevorzugt längsseitig mittels einer Längsschweißnaht (20) verschweißt ist, und vorzugsweise auch die Turbulenzeinlage (21) durch Rollverformung hergestellt ist.
Wärmetauscher (1), gekennzeichnet durch Flachrohre (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Vorrichtung (22) zur kontinuierlichen Herstellung von Flachrohren (4) mit innenliegender Turbulenzeinlage (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche die a) eine Turbulenzeinlagen-Vorfertigungseinrichtung (23) mit einer Verformungseinrichtung (33) mit Mitteln zum Verformen eines ersten metallischen Endlosflachbandmaterials (31) zu einem profilierten Endlosprofilblech (35) mit zwei seitlichen Profilblechlängskanten (36) und zwei Profilblechbreitseiten (44, 45), b) Mittel zur Bereitstellung eines zweiten metallischen Endlosflachbandmaterials (53) mit zwei seitlichen Bandlängskanten (56) und zwei Bandbreitseiten (60, 61), c) Mittel zur Bereitstellung eines dritten Endlosflachbandmaterials (89) mit zwei seitlichen Bandlängskanten (96) und zwei Bandbreitseiten (97, 98), d) eine Zusammenführeinrichtung (25) mit Mitteln zum Zusammenführen des Endlosprofilbleches (35), des zweiten Endlosflachbandmaterials (53) und des dritten Endlosflachbandmaterials (89), so dass das Endlosprofilblech (35) und das zweite Endlosflachbandmaterial (53) breitseitig aneinander liegen und das dritte Endlosflachbandmaterial (89) mit einer seiner beiden Bandlängskanten (96) auf der dem zweiten Endlosflachbandmaterial (53) gegenüberliegenden Profilblechbreitseite (44) anliegt, e) mehrere, in Bezug zu einer Förderrichtung (32) hintereinander angeordnete Biegeeinrichtungen (26a, b) zum kontinuierlichen Biegen, vorzugsweise mittels Rollverformung, des zweiten Endlosflachbandmaterials (53) mitsamt dem Endlosprofilblech (35) zu einem Endlosflachrohr (62) mit einer längsgeschlitzten Rohrwand (10) mit zwei sich gegenüberliegenden Rohrwandlängskanten (75) und einer längsgeschlitzten Endlosturbulenzeinlage (66) mit zwei, sich zweckmäßigerweise gegenüberliegenden, Längs- bzw. Stoßkanten (77) und zwei sich gegenüberliegenden Einlagenbreitseitenwandungen (69), wobei die Rohrwand (10) die Endlosturbulenzeinlage (66) und das dritte Endlosflachbandmaterial (89) umschließt, und das dritte Endlosflachbandmaterial (89) zwischen den beiden Einlagenbreitseitenwandungen (69) angeordnet ist, f) eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Schweißeinrichtung (27), zum Verbinden der beiden Rohrwandlängskanten (75) miteinander, g) und eine Trenneinrichtung (29) zum Trennen des Endflachrohres (62) in einzelne Flachrohre (4) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass erste Biegeeinrichtungen (26a) jeweils zwei sich gegenüberliegende Biegerollen (63a, 63b) aufweisen, wobei die eine Biegerolle (63a) einen umlaufenden Schlitz (99) aufweist, der sich jeweils radial in die Biegerolle (63a) hinein erstreckt und in dem beim Biegen das dritte Endlosflachbandmaterial (89) aufnehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenführeinrichtung (25) Mittel zum Aufsetzen des dritten Endlosflachbandmaterials (89) mit der Bandlängskante (96) auf eine erste Profilblechbreitseite (44) und Mittel zum Anlegen des zweiten Endlosflachbandmaterials (53) mit seiner ersten Bandbreitseite (60) an die zweite Profilblechbreitseite (45) aufweist.