DE2806421A1

DE2806421A1 - Wellblech, sowie vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2806421A1
Application number: DE19782806421
Authority: DE
Inventors: Timothy Anton Turton Cowell
Original assignee: Covrad Ltd
Current assignee: Armstrong Engineering Ltd North Ferriby North H
Priority date: 1977-02-17
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2380828B1; IT7820317A0; GB1601952A; FR2380828A1; US4170122A; IT1092910B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Wellblech und auf das hierdurch erzeugte V.ellblechmaterial.

tJs ist bereits vorgeschlagen worden, dünnes Blech oder eine Folie, worauf eine Wellenform übertragen worden ist, in Wärmetauschern einzusetzen und derartiges Material mit LUftungsschlitzen zu versehen, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Materials zu verbessern. Sin Beispiel für ein solches Material wird in der GB-PS 1 009 053 beschrieben, ös ist auch bereits vorgeschlagen worden, wellenförmiges Material mit wechselweise abgesetzten Teilen herzustellen, so daß die freien Kanten der Teile dem Fluidstrom über das Material ausgesetzt sind, wenn dieses in Wärmetauschern eingesetzt ist. Die Beschreibung eines derartigen Materials findet sich in der GB-PS 1 242 397.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Herstellung von wellenförmigem Material zu schaffen, das besonders für die Verwendung in Wärmetauschern geeignet ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Wellblech, die gekennzeichnet 1st durch ein Walzenpaar mit einem Antrieb für mindestens eine Walze zur gegenläufigen Drehung der Walzen, wobei jede Walze aus einzelnen Scheiben besteht, die nebeneinander liegend entlang der jeweiligen Walaenachse angeordnet sind und ein wellenförmiges Profil besitzen, in dem auf deren Umfang im Abstand voneinander angebrachte Zähne vorgesehen sind, die jeweils gegenüber denen der nächstliegendeη Scheibe um die Walzenachse verdreht sind, während die Zähne der einen Zahnscheibenanordnung mit denen der anderen kämmen· Dabei sind die Walzen derart angeordnet, daß bei der Einführung von

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Blechmaterial zwischen die Walzen Wellblech gebildet wird, das eine zusammenhängende Struktur besitzt und eine Anzahl von Streifen ähnlicher Form aufweist, wobei die Wellen nebeneinander liegender Streifen in Längsrichtung der Streifen um einen Betrag gegenüber einander verschoben sind, der der Winkelverschiebung der Scheiben entspricht·

Daneben wird nach der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Wellblech geschaffen, gemäß welchem man Blechmaterial kontinuierlich zwischen einem Walzenpaar einfuhrt, die Walzen mittels einer Antriebsvorrichtung, die mindestens mit einer der Walzen in Eingriff steht, gegenläufig antreibt und das Blechmaterial durch die Walzen hindurchzieht, wobei man ein Blechmaterial ausbildet, das eine zusammenhängende Struktur besitzt und eine Anzahl von Streifen aufweist, die eine ähnliche Form besitzen und nebeneinander liegen, wobei die Wellen nebeneinander liegender Streifen in Längsrichtung zueinander verschoben sind, während die Walzen aus einzelnen Scheiben bestehen, die entlang der Achse der jeweiligen walze nebeneinander liegen, und jede Scheibe ein Wellenprofil aus auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordneten Zähnen besitzt, wobei die Zähne jeweils nebeneinander liegender Scheiben zur Achse der jeweiligen Walze um einen Winkelbetrag gedreht sind, der der gewünschten, durch die Walze erzeugten Verschiebung der Streifen entspricht·

Schließlich wird gemäß der Erfindung ein Wellblechmaterial geschaffen, das durch das Verfahren und/oder die Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt ist«

Weitere Merkmale der Erfindung werdan ©rahand der nachfolgenden Erläuterung von AusfUhrungsbsispielen d@ufelieh, dl© unter Bezugnahme auf di© beigefügton Zeiehnyngen n§h©r werden sollen. Dab@i ss©igt bsw© seig@rs

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Zahnprofile der beiden Ausführungsformen unterscheiden,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung von

Wellblechmaterial, das mittels der Vorrichtung unter Verwendung des Zahnprofils gemäß Fig. 1 hergestellt ist,

Fig. 4

und 5 perspektivische Darstellungen von Wellblechmaterial, hergestellt durch die Vorrichtung unter Verwendung der Zahnprofile gemäß Fig. 2,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 3 und

Fig. 7

und 8 der Fig. 6 entsprechende Schnitte durch

weitere Ausbildungsformen des Wellblechmaterials.

In den Zeichnungen, bei welchen durchgängig gleiche Teile der verschiedenen Ausbildungsformen mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, zeigen die Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung zur Herstellung von Wellblechmaterial mit einem Paar Walzen 25 und 26. Die Walzen sind auf parallel ausgerichteten Wellen 28 montiert und drehen sich gegenläufig, wobei eine oder beide Walzen durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Jede Walze 25 und 26 besteht aus Scheiben 27, die nebeneinader liegen und miteinander in Berührung stehen, wobei jede Scheibe ein äußeres Profil besitzt, das durch auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordnete Zähne 33, 33* gebildet wird, wodurch ein wellenförmiges, nicht einspringendes, konjugiertes Profil entsteht, welches für alle Scheiben eines Walzenpaares das gleiche ist. Nebeneinander liegende Scheiben 27 einer jeden Walze sind um die Achse der entsprechenden Walze

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um einen vorbestimmten Betrag zueinander verdreht, der der angestrebten Form des gewellten Materials entspricht. Die Scheiben 27 können in axialer Richtung der Walzen gleiche Breiten haben, oder bestimmte Scheiben können breiter sein als andere. So können beispielsweise die End- und Mittelscheiben eine größere Breite als die anderen besitzen.

Die Walzen 25 und 26 sind so angeordnet, daß die Zähne bei der Drehung der Walzen ineinander kämmen. Sie besitzen jedoch einen hinreichenden Abstand voneinander, so daß ein Zwischenraum gebildet wird, damit eine Blechtafel 29 des Blechmaterials zwischen den Umfangsteilen der Walzen hindurch paßt. Wenn die Walzen gedreht werden und das 3ech 29 kontinuierlich zwischen den Walzen eingeführt wird, wird das Blech 29 zwischen die Walzen gezogen, gestanzt und geformt, so daß ein Wallblechmaterial 30, 30' gebildet wird.

Das Profil der Zähne 33 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 unterscheidet sich von demjenigen der Zähne 33· gemäß Fig. 2. Die Zähne 33 sind krummlinig begrenzt und besitzen im allgemeinen ein sinusförmiges Profil, so daß allgemein ein im Schnitt sinusförmiges Wellblech 30 entsteht; während die Zähne 33' im wesentlichen abgeflachte Zahnkappen und Rinnen aufweisen, während die dazwischenliegenden Zahnflankenteile Evolventenform besitzen, so daß ein Wellblechmaterial 30· gebildet wird.

Die Scheiben 27 sind mit den Wellen 28 verkeilt und werden untereinander mittels durchgängiger Bolzen 34 gehaltene

Die Anordnung der Scheiben in axiale Richtung der Wellen ist vorzugsweise symmetrisch, um die auf die Walzen wirkenden Kräfte auszugleichen und sicherzustellen, daß das Blech in der Mitte der Rollen verbleibt.

Die Winkelverschiebung zwischen den Scheiben ist so, daß die Zahnkappen und Rinnen der Zähne nebeneinander liegender Scheiben dicht genug nebeneinander liegen, so daß das

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material nicht in getrennte Streifen abgeschert wird, sondern daß die Streifen im Bereich der Zahnkappen und Rinnen aneinander befestigt sind. Das mittels der Walzen hergestellte Wellblechmaterial besitzt somit eine zusammenhängende Struktur, wobei nebeneinander liegende Streifen, die jeweils einem Paar zusammenwirkender Scheiben des Walzenpaares entsprechen, in Abständen entlang der Streifen untereinander verbunden sind.

Weitere konstruktive Merkmale der Walzen 25 und 26 werden deutlich im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung verschiedener Formen von Wellblechmaterial, das mittels der Vorrichtung hergestellt werden kann·

Das in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellte Blechfolienmaterial 10, das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellt worden ist, besteht aus Folienstreifen 11, 12, 13, von denen jeder gewellt ist, wobei die Wellen gemäß Äen Fig· 3, 4 und 5 jeweils eine unterschiedliche Form besitzen, wie nachfolgend noch beschrieben werden soll, wobei jeder Streifen in einer Staffelung von dem nächstliegenden Streifen in Längsrichtung der Streifen versetzt ist· Auf diese Weise werden beim Einsatz in einem Wärmetauscher die Kanten 14 der Streifen unmittelbar einem Fluidstrom ausgesetzt, der in Richtung F über die Streifen strömt, wobei entsprechende Teile der Oberflächen 15 der Streifen rechtwinklig zur Längsrichtung der Streifen zueinander versetzt sind«

Jeweils nebeneinander liegende Streifen sind aneinander im Bereich der Zahnkappen oder Erhebungen 17 eines jeden Streifens befestigt, so, daß das Blechmaterial eine zusammenhängende Struktur besitzt·

Aus den Zeichnungen wird deutlich^ daß das Blechmaterial, das in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist, sich lediglich in der Form der Wellen unterscheidet· So sind in Fig, 3 die Wellen sinusförmig ausgebildet, während in den Fig· 4 und

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5 die Wellen die Form abgestumpfter Dreiecke besitzin, jeweils mit einer abgeflachten Kappe 17. Die abgeflachten Teile sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 länger, verglichen mit der AusfUhrungsform gemäß Fig. 5· Der Wellenabstand oder die Wellenlänge des Bleches ist durch den Pfeil P in Fig. 6 dargestellt.

Es leuchtet ein, daß auch bei der Darstellung von nur drei Streifen 11, 12 und 13 in den Fig. 3 bis 6 ein zusammenhängendes Blech normalerweise eine größere Anzahl von Streifen aufweist, die der Anzahl von Scheiben der Walzen 25 und 26 entspricht, wie dies die Fig. 7 und 8 zeigen. Im Falle der Ausführungsform gemäß der Fig. 7 sind 13 Streifen dargestellt, wobei der Schnitt in der mittigen Längsebene liegt und etwa zwei Wellenlängen der Wellenausbildung eines jeden Streifens zeigt. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist die Verschiebung jeweils eines Streifens von dem nächstliegenden die gleiche und entspricht einem Vierzehntel der Wellenlänge, wobei nach sieben Streifen die Richtung der Verschiebung entgegengesetzt ist. Ausßerdem sind die Endstreifen 19 und 20 sowie der Mittelstreifen 21 breiter als die übrigen Streifen 22, die alle die gleiche Breite besitzen.

Im Fall der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist der Schnitt durch die mittige Längsebene gelegt und zeigt etwa zwei Wellenlängen, wobei gemäß dieser Anordnung die Streifen um einen gleichen Betrag gegeneinander verschoben sind, der ein Achtel der Wellenlänge ausmacht. Die Richtung der Verschiebung ist über die Breite des Bleches drei Mal umgekehrt. In diesem Fall sind die Streifen 19·, 20· und 21' breiter als die verbleibenden Streifen 22°, wobei die Streifen 21 und 21» im Bereich der Kappen oder Erhebungen Schute® oder Öffnungen aufweisen können, um die Neigung zum Knittern in diesem Bereich zu verringern.

Bei jeder der Ausführwngsforrasn wird die Verschiebung eines Streifens gegenüber den oder den nSehsten durch die Ver° Schiebung der Scheiben 27 bestimmt_o

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"Verschiebung" steht für don Abstand eines Teiles eines Streifens von dem entsprechenden Teil eines anderen Streifens in einem rechten Winkel zur Strömungsrichtung F, wie 2. B, der Abstand d in Fig. 6. Die Verschiebung steht in Beziehung zur Wellenlänge ρ und liegt im allgemeinen im Bereich zwischen einem Sechstel und einem Zwanzigstel der Wellenlänge p.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Streifen 22, 22· 18 eine Breite im Bereich von 1 mm bis 2 mm und normalerweise bai 1,5 mm·» Die Dicke der Folie liegt zwischen 0,05 und 0,1 mm, normalerweise 0,C7 mm· Der Geeamtabstand zwischen sich gegenüberliegenden Kappen 17 dar Wellen liegt zwischen 3 und 10 nun und normalerweise bei 5 mm· Die Verschiebung zwischen nebeneinander liegenden Straifen liegt zwischen 0,4 und 1,00 mm, normalerweise bei 0,75 mm· Die Wellenlänge liegt zwischen 4 mm und 8 mm und normalerweise bei 6 mm· Die Verschiebung oder Staffelung der Streifen in bezug auf dia Wellenlänge lisgt normalerweise zwischen einem Sechstel und einem Zwanzigstel·

an Das Wellblechmaterial kannst nicht dargestellten) Rohren montiert sein, die an den Kappen auf jeder Seite des Materials befestigt sind, so daß eine Wärmeaustauschbeziehung mit dem Material gegeben ist· Die Rohre können so angeordnet sein, daß sie sich entlang der relativ schmaleren Streifen erstrecken, während die weiteren Streifen, wie 19, 20 und 21 in Fig. 7 sich in den Zwischenräumen zwischen den Rohren befinden· Andererseits können die Rohrs die gesamte Breite zwischen den Seiten des Wellblechmaterials einnehmen.

Die Anordnung von Wellblechmaterial und Rohren kann in Wärmetauschern eingesetzt werden, in welchen eine Flüssigkeit durch die Rohre strömt, während Luft über des Wellblechmaterial als Sekundärwärmetauschfläche streicht, um die Flüssigkeit in den Rohren zu kühlen oder zu erhitzen« In

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diesem Fall können die Rohre an Verteilerrohre angeschlossen sein.

Obwohl im Zusammenhang mit den Fig. 7 und 8 erwähnt wurde, daß die Verschiebungsrichtung der gewellten Streifen umgekehrt wird, wenn die Gesamtverschiebung etwa die Hälfte der Wellenlänge ausmacht, leuchtet ein, daß in manchen Fällen eine Umkehr der Verschiebung überhaupt nicht einzutreten braucht, oder daß die Gesamtverschiebung die halbe Wellenlänge tiberschreiten kann, bevor eine Umkehr eintritt.

Darüber hinaus kann man, bevor man das Wellblechmaterial in einem Wärmetauscher einsetzt, nachdem das Material mit der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 hergestellt ist, die Gesamtlänge des Materials vermindern, indem man die Streifen in ihrer Längsrichtung zusammendrückt, womit man die Beziehung zwischen dem Betrag der Verschiebung nebeneinander liegender Streifen und der Wellenlänge verändern kann· Diese Beziehung des in einem Wärmetauscher einzubauenden Wellblechmaterial kann oberhalb des oben erwähnten Maßes von einem Sechstel liegen· Durch das Zusammenschieben in Längsrichtung kann man ein rechtwinkliges Wellblech aus den Blechen gemäß den Fig. 4 und 5 erzeugen.

Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, durch welche es möglich ist, kontinuierlich und rasch Wellblech aus einem dünnen Blechmaterial in einem einzigen Arbeitsgang zu erzeugen, wobei das Blechmaterial besonders für die Verwandung in Wärmetauschern als Sekundärwärmeübertragungsflächen mit guten Wärmeübertragungseigenschaften geeignet ist. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung können in einer einfachen Weise an eine Vielzahl unterschiedlicher Formen des Blechmaterials angepaßt werden, wobei die vorliegenden Beschreibungen und Zeichnungen lediglich ein Beispiel geben.

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L e e rs e i t e

Claims

2806421 Patentanwalt Dipl.-Ing. Gerd Lange

D-4950 Minden/Westf.

Anwaltsakte 500.265

Covrad Limited

Sir Henry Parkes Road, Canley

Coventry

England

Wellblech, sowie Vorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung

Ansprüche

₄1..Vorrichtung zur Herstellung von Wellblech, gekennzeichnet durch ein Walzenpaar (25, 26) mit einem Antrieb (28) für mindestens eine Walze zur gegenläufigen Drehung der Walzen, wobei jede Walze aus einzelnen Scheiben (27) besteht, die nebeneinander liegend entlang dar jeweiligen Walzenachse angeordnet sind und ein wellenförmiges Profil bttsitsen^ in dem auf deren Umfang im Abstand voneinander angebrachte Zähne C33₉ 33°) vorgesehen sind_B die jeweils

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gegenüber denen der nächstilegenden Scheibe um die Walzenachse verdreht sind, während di..i Zahn? d>·.- olnen Zahnschaibenanordnung mit denen der anderen kämmen, wobei die Walzen derart angeordnet sind, daß bei der einführung von illechrtiaterial (29) zwischen die AaIa^n Wellblech (30, 3C) gebildet wird, das -jine sus-:.'!hinhängende Struktur besitzt und eine anzahl von Streifen (11, 12, 13; 18} 19, 20, 21, 22) vorzugsweise ähnlicher F'orm aufweist, wobei die nellin neJbancrinanddr li-gc-ndcir Streifen in Längsrichtung der Streifen um einen Betrag gegenüber einander verschoben sind, der der Winkelver— Schiebung der Scheiben entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (33) krummlinig begrenzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (33) im wesentlichen sinusförmig begrenzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Zähne (33·) eine Evolventenform besitzen.

5. Verfahren zur Herstellung von Wellblech, dadurch gekennzeichnet, daß man Blechmaterial kontinuierlich zwischen einem Walzenpaar einführt, die Walzen mittels einer Antriebsvorrichtung, die mit mindestens einer der Walzen in Eingriff steht, gegenläufig antreibt und das Blechniaterial durch die Walzen hindurchzieht, wobei man ein Wellblechmaterial ausbildet, das eine zusammenhängende Struktur besitzt und eine Anzahl von Streifen aufweist, die vorzugsweise ein ähnliche Form besitzen und nebeneinander liegen, wobei die Wellen nebeneinander liegender Streifen in Längsrichtung zueinander verschoben sind, während die Walzen aus einzelnen Scheiben bestehen, die entlang der Achse der jeweiligen Walze nebeneinander liegen, und jede Scheibe ein Wellenprofil aus auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordneten Zähnen besitzt, wobei die Zähne jeweils nebeneinander liegender Scheiben zur

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Achse der jeweiligen Walze um einen Winkelbetrag ge dreht sind, der der gewünschten, durch die Walzen erzeugten V-srcchlebung der Streifen entspricht.

6. Wellblech, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren gemäß Anspruch 5 hergestellt ist.

7. Wellblech nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Material stärke im Bereich von 0,05 mm bis 0,1 mm liegt.

3. Wellblech, dadurch gekennzeichnet, daß es mittels der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.

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