DE3900166A1 - Hohlkoerperplatte - Google Patents

Hohlkoerperplatte

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlkörperplatte der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.
Eine derartige Hohlkörperplatte ist nach der CH-PS 3 84 831 bekannt. Zwischen beiden Deckplatten befinden sich hierbei wechselseitig angeordnete Pyramidenstümpfe vierseitiger Pyramiden, bei denen die Stumpfflächen mit den Deckplatten verbunden sind und die Hohlräume auf jeweils einer Seite miteinander kommunizieren. Da es sich um vierseitige Pyramiden handelt, sind die Stumpfflächen von Quadraten gebildet. Hohlkörperplatten dieser Art lassen sich als Bedachungs­ elemente sowie für die Innen- oder Außenwandverkleidung bei Ge­ bäuden verwenden, wobei ihr besonderer Vorteil darin besteht, daß die Hohlräume für die Aufnahme ruhender oder strömender Medien zum Zwecke des Wärmeaustausches oder der Wärmespeicherung einsetzbar sind. Dank der in wechselseitig geneigter Richtung verlaufenden Wandflächen der Hohlkörper wird eine Verspannung bewirkt, die erhebliche statische und dynamische Belastungen aufzunehmen vermag, ohne daß sich die Deckplatten relativ zueinander verschieben können. Eine zuverlässige Verbindung der Stumpfflächen mit den Deckplatten ist indes Voraussetzung für die dauerhafte Ausführung der Hohlkörperplatten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Hohlkörper­ platten dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie sowohl im Hinblick auf ihre Belastungsfähigkeit als auch im Hinblick auf ihre Verbin­ dung mit den Deckplatten verbessert werden. Dabei soll insbesondere der Möglichkeit einer automatischen Fertigung Rechnung getragen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch die in den Patent­ ansprüchen gemachten Vorschläge. Die Hohlkörper sind neben Pyramidenstümpfen auch Kegel- und Kugelstümpfe, letztere mit sphä­ risch gekrümmten Wandflächen.
Somit weisen die neuen Hohlkörperplatten Stumpfflächen auf, die sich in verbesserter Weise mit den Deckplatten verbinden lassen.
Hierfür ist maßgeblich, daß die erforderlichen Mittel zur Verbin­ dung sich regelmäßig, von den jeweiligen Mitteln einer Stumpffläche ausgehend, in allen Richtungen derselben gleichmäßig auswirken. Dieser Ausdehnung der Verbindungswirkung sind die neuen Stumpf­ flächen geometrisch weitgehend bis vollkommen angepaßt. Somit be­ steht erfindungsgemäß für die Verbindung in den verschiedenen Rich­ tungen der Stumpfflächen eine erhöhte Gleichmäßigkeit. Zugleich lassen sich die Stumpfflächen auf das erforderliche Ausmaß be­ grenzen, so daß eine Vergrößerung der schrägverlaufenden Wandfläche möglich ist, die für die Abstützung der Deckplatten von erheblicher Bedeutung sind.
Von beträchtlichem Vorteil ist die Ausbildung der Stumpfflächen in der erfindungsgemäßen Weise gleichfalls zur Herabsetzung örtlicher Spannungsunterschiede bei der Herstellung der von den Hohlkörpern gebildeten Zwischenwand. Man kann daher bei der Herstellung durch Umformung von Tafeln wahlweise von schwieriger umformbaren Tafeln ausgehen oder das Ausmaß der Umformung steigern, ohne daß die Ge­ fahr von Spannungsrissen besteht.
In vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlkörper als Pyramidenstümpfe gestaltet. Dabei ergeben sich im Hinblick auf die vorgegebene Gestaltung der Stumpfflächen deutliche Unterschiede in Bezug auf den zugrundegelegten Stand der Technik, da die vorer­ wähnten Stümpfe von wenigstens achtseitigen Stumpfflächen ausgehen müssen. Eine weitgehende Beibehaltung der vierseitigen Pyramiden­ stümpfe ist für den Sonderfall möglich, daß die aneinander angren­ zenden Kantenlinien der Wandflächen der Pyramidenstümpfe unter Bil­ dung von langgestreckten Rechtecken gebrochen sind, deren Schmal­ seiten dann an die Seiten von achteckigen Stumpfflächen angrenzen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es gleichfalls, statt ebener Wandflä­ chen gekrümmte Wandflächen der Hohlkörper vorzusehen, so daß sich die Hohlkörper bereichsweise als Kegelstümpfe darstellen.
Die Stumpfflächen sind mit den Deckplatten verklebt oder ver­ schweißt. Die bei diesen Verbindungsarten wirksamen Anpreßmittel kommen im Hinblick auf die Gestaltung der Stumpfflächen, wie be­ reits beschrieben, in verbesserter Weise zur Einwirkung, da sie auf die Stumpfflächenmitten konzentriert sind und zu einer isotropen Verbindung führen.
Die zentrierte Verbindung wird besonders dadurch begünstigt, daß zu ihrer Gestaltung Ankerstifte Verwendung finden, die die Stumpfflä­ chen mittig durchsetzen. Die Basis derartiger Ankerstifte ist dabei mit den Deckplatten verbunden.
Für die Fixierung der Ankerstifte kann kalteingebrachter, mittels Hitze aushärtbarer Kleber verwendet werden. Sie lassen sich indes gleichfalls bei Wahl entsprechender Werkstoffe durch thermische Verschweißung fixieren.
Eine für die automatische Herstellung besonders geeignete Verbin­ dungsart ist die Verschweißung mittels elektrischer Widerstandser­ hitzung, die für den Fall anwendbar ist, daß die Deckplatten und die Hohlkörpertafeln aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen beste­ hen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden zwischen den beiden Deckplatten zwei Hohlräume geschaffen, die sich für die Aufnahme eines Wärme speichernden oder Wärme übertragenden Mediums sehr gut eignen. Die Strömungsverhältnisse sind in beiden Hohlräumen turbu­ lent und mithin für den Wärmeaustausch besonders wirkungsvoll, so daß die neue Hohlkörperplatte in Wärmetauscheinrichtungen bevorzugt Anwendung finden kann.
Andererseits läßt sich die ohnehin bereits wirkungsvolle Wärmeiso­ lierung der neuen Hohlkörperplatte noch dadurch steigern, daß die Hohlräume noch ein Wärmeisolationsmittel aufnehmen. Zum Beispiel lassen sie sich mit bekannten Kunststoffen ausschäumen.
Schließlich ist es möglich, bereits bei der Herstellung Kanäle im Bereich der Hohlkörper einzuarbeiten, die insbesondere für Wärme­ austauschmittel von Interesse sind.
Von den Deckplatten müssen nicht beide ebenflächig sein; erfin­ dungsgemäß lassen sich eine derselben wellig-konkav und die andere konvex-gekrümmt ausführen.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform der neuen Hohlkörperplatte,
Fig. 2 eine Draufsicht entsprechend Fig. 1,
Fig. 3 eine seitliche Ansicht entsprechend Fig. 2,
Fig. 4 eine zu Fig. 3 senkrecht verlaufende, seitliche Ansicht entsprechend Fig. 2,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung mit Wiedergabe der Erhitzungsbereiche für die Verbindung der Stumpf­ flächen mit den Deckplatten,
Fig. 6 eine Draufsicht entsprechend Fig. 5,
Fig. 7 eine weitere Art der Verbindung von Stumpfflächen und Deckplatten,
Fig. 8 eine weitere Art der Verbindung von Stumpfflächen und Deckplatten,
Fig. 9 Grundriß und Seitenansicht bei Einarbeitung eines Strömungskanals in die Hohlkörperplatte,
Fig. 10 eine erste Ausführungsweise zur Herstellung einer gekrümmten Hohlkörperplatte,
Fig. 11 eine zweite Ausführungsweise zur Herstellung einer gekrümmten Hohlkörperplatte und
Fig. 12 eine isometrische Darstellung der gekrümmten Hohlkörperplatte.
Fig. 1 zeigt die Anordnung der Hohlkörper 13, die wechselweise von einander gegenüberliegenden Stumpfflächen 11 ausgehen. In diesem Falle sind die Hohlkörper von vierseitigen Pyramidenstümpfen gebil­ det deren Schrägkanten derart gebrochen sind, daß langgestreckte Rechtecke 12 entstehen, an deren Breitseiten sich die jeweiligen Wandflächen 2 anschließen. Die Schmalseiten der Rechtecke 12 gren­ zen an die Seiten 14 der achteckigen Stumpfflächen 11 an. Dieser Darstellung entspricht die Draufsicht der Fig. 2.
Die Fig. 3 und 4 lassen zusätzlich die in diesem Falle ebenen sowie parallel-flächigen Deckplatten 1 und 3 erkennen, die mit den Stumpfflächen 11 durch Befestigungsmittel 4 verbunden sind. Die in Fig. 2 schraffiert dargestellten Stumpfflächen 11 werden an der oberen Deckplatte 1 fixiert, während die unschraffiert dargestell­ ten Stumpfflächen 11 mit der unteren Deckplatte 3 verbunden werden.
Die Fig. 5 und 6 gehen auf eine besondere Art der Verbindung zwischen den Stumpfflächen 11 und den Deckplatten 1 und 3 ein. Zwi­ schen den Stumpfflächen 11 und den Deckplatten 1 und 3 erkennt man Verbindungsplättchen 5, die durch von außen erfolgende Hitzeeinwir­ kung in Richtung der Pfeile 7 zum Verschweißen mit den Stumpfflä­ chen 11 und den Deckplatten 1 und 3 gebracht werden. Die Bereiche 7 der Deckplatten 1 und 3 unterliegen dabei einer Erhitzung an den Stellen, die in Fig. 6 schematisch wiedergegeben sind. Die mit einem + versehenen Erhitzungsbereiche beziehen sich auf die obere Deckplatte 1, wohingegen die gestrichelt wiedergegebenen Erhit­ zungsbereiche der unteren Deckplatte 3 angehören.
Fig. 7 veranschaulicht eine weitere Verbindungsweise mittels An­ kerstiften. Diese bestehen aus einer Basisplatte 6 und einem Pfeil­ körper 8, der die Stumpfflächen 11 mittig durchsetzt, so daß zu­ nächst eine mechanische Feststellung erreicht wird. Durch thermi­ sche Verschweißung läßt sich eine stoffschlüssige Verbindung her­ stellen zwischen den Deckplatten 1 bzw. 3 mit den Basisplatten 6 sowie den Stumpfflächen 11 mit den Pfeilkörpern 8.
Für den Fall, daß die Deckplatten und die Hohlkörperanordnungen aus elektrisch leitenden Werkstoffen hergestellt sind, ist deren Ver­ schweißung durch Widerstandserhitzung besonders leicht möglich. Eine derartige Arbeitsweise veranschaulicht Fig. 8. Man erkennt die Hohlkörperanordnungen mit den Wandflächen 2 und den Stumpfflä­ chen 11, wobei Anschlüsse einer Stromquelle 9 einerseits an den Deckplatten 1 und 3 und andererseits an der Hohlkörperanordnung an­ greifen. Bei Stromfluß und Kontaktgabe kommt es zur Erwärmung im Kontaktbereich, die eine Verschweißung zuläßt.
Bei der Herstellung der Hohlkörperplatten lassen sich nach Fig. 9 vorteilhaft Strömungskanäle 10 einarbeiten, die vor allem für die Verwendung der Hohlkörperplatten in Wärmeaustauschrichtungen angebracht sind. Derartige Strömungskanäle 10 können, wie der Grundriß und der Seitenriß der Fig. 9 erkennen lassen, gleichfalls in Eckbereichen der Hohlkörperplatte verlaufen.
Häufig besteht die Notwendigkeit, gekrümmte Bauteile zu verwenden. Im Hinblick auf ihre besonders hohe Belastbarkeit eignet sich die neue Hohlkörperplatte ebenfalls für derartige räumliche Umformun­ gen. Zu diesem Zweck wird eine der beiden Deckplatten im Biegebe­ reich mit Einbeulungen versehen. Dadurch verringert sich die Pro­ jektionsfläche der Deckplatte, so daß es zu einer Biegung der ge­ samten Hohlkörperplatte kommt, wobei die äußere, nicht der Einbeu­ lung unterzogene Deckplatte konvex und die innere, eingebeutelte Deckplatte konkav werden, Man kann die Einbeulung auf der Deckplat­ te 3 gemäß Fig. 10 gleichzeitig mittels einer Reihe von Stempeln vorsehen, die gemäß Fig. 12 in Richtung der Pfeile 15 zur Einwir­ kung gebracht werden. Dabei nimmt die Deckplatte 3 nach einigen Durchgängen die in Fig. 12 wiedergegebene Gestalt an. Die äußere Deckplatte 1 erfährt hierbei eine zylinderschalenartige Krümmung. Man kann den Krümmungsprozeß noch besser steuern, wenn die Einbeu­ lungen der Deckplatte 3 sukzessiv vorgenommen werden. Eine hierfür geeignete Einrichtung zeigt Fig. 11 schematisch. Sie sieht insbe­ sondere einen verfahrbaren Stempel vor, der nach einer Koordinaten­ steuerung genau auf diejenigen Bereiche der Hohlkörperplatte zur Einwirkung gebracht werden kann, die der Biegung zu unterziehen sind und zwischen den Stumpfflächen 11 liegen.
Für die Herstellung durch Prägung ist einerseits die Verwendung einer Ober- und Unterform möglich, wobei indes die Deformation zu ungleichmäßigen Dicken führen kann. Dies wird durch ein weiteres Prägeverfahren gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Hohl­ raumanordnung mittels an sich bekannter Prägewalzen stufenweise er­ zeugt wird. Dabei dringen die peripheren Noppen der Walzen zur Ver­ tiefung gekrümmter Hohlräume in das Material ein, wobei mit einem großen Walzendurchmesser begonnen wird und zu kleineren Walzen­ durchmessern übergegangen wird, bis die Abstandslage und Tiefe der Hohlräume das gewünschte Ausmaß erreicht haben.
Den Walzen mit großem Durchmesser entsprechen Noppen geringer Tie­ fe, wohingegen bei Walzen mit kleineren Durchmessern die Noppen eine größere Tiefe besitzen. Diese stufenweise Vertiefung, in wel­ cher die Noppen in eine Walze mit Gegenprofil angreifen, führt zu einer Werkstoffumformung mit einem verbesserten Gleichmaß der Wand­ stärke. Insbesondere sollen die Noppen im Interesse einer spannungsfreien Verformung während der Prägung seitlich gleiten können.

Claims (17)

1. Hohlkörperplatte mit zwischen zwei Deckplatten wechselseitig an­ geordneten, sich zu mit den Deckplatten verbundenen Stumpfflä­ chen verjüngenden Hohlkörpern, wobei die Wandflächen der sich in Richtung auf die eine Deckplatte verjüngenden Hohlkörper zu­ gleich die Wandflächen der sich in Richtung auf die andere Deck­ platte verjüngenden Hohlkörpern sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörperflächen (2) von regulär polygonal mit einer Polygonzahl von wenigstens acht bis kreisförmig ge­ stalteten Stumpffläche (11) ausgehen.
2. Hohlkörperplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (13) als Pyramidenstümpfe gestaltet sind.
3. Hohlkörperplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (13) von vierseitigen Pyramiden gebil­ det sind, deren aneinander angrenzende Kantenlinien unter Bildung von Rechtecken (12) gebrochen sind, deren Schmal­ seiten (14) an die Seiten von achteckigen Stumpfflächen (11) angrenzen.
4. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden Deckplatten (1, 3) befindliche Hohlkörperanordnung aus einer umformungsfähigen Tafel ge­ prägt ist.
5. Hohlkörperplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umformungsfähige Tafel durch Prägewalzen derart bearbeitet ist, daß sich zur Vertiefung der Hohlräume Nop­ pen der Walzen stufenweise in das Material einprägen, wo­ bei mit Walzen großen Durchmessers und Noppen geringer Tiefe begonnen und zu Walzen kleineren Durchmessers und Noppen größerer Tiefe übergegangen wird, bis der Abstand und die Tiefe der Hohlräume das vorgesehene Ausmaß errei­ cht haben.
6. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stumpfflächen (11) mit den Deckplatten (1, 2) ver­ klebt sind.
7. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stumpfflächen (11) mit den Deckplatten (1, 2) ver­ schweißt sind.
8. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stumpfflächen (11) mit den Deckplatten (1, 2) durch Ankerstifte (6, 8) verbunden sind, die die Stumpf­ flächen (11) mittig durchsetzen.
9. Hohlkörperplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstifte (6, 8) durch Bolzen mit den Deckplat­ ten (1, 2) verbunden sind.
10. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstifte (6, 8) mit einem festen, kalthärtenden Kleber vorgefertigt sind, und daß der Kleber durch Erhitzung in der Einbaustellung die Ankerstifte (6, 8) mit den Deckplatten (1, 2) und den Stumpfflächen (11) verbindet.
11. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstifte (6, 8) durch thermische Verschweißung fixiert sind.
12. Hohlkörperplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stumpfflächen (11) mit den Deckplatten (1, 2) durch elektrische Widerstandserhitzung verschweißt sind.
13. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ihre beiden Hohlräume für die Aufnahme des Wärme speichernden und/oder Wärme übertragenden Mediums ausge­ bildet sind.
14. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ihre beiden Hohlräume für die Aufnahme eines Mittels für die Wärmeisolation und/oder für die Steigerung der Tragfähigkeit ausgebildet sind.
15. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen bei ihrer Herstellung im Bereich der Hohl­ körper (13) eingearbeiteten Kanal (10) für ein Wärmeaus­ tauschmittel aufweist.
16. Hohlkörperplatte nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie gekrümmte Deckplatten (1, 3) aufweist, von denen die konkave Deckplatte mit nach innen gerichteten Einbeu­ lungen versehen ist, die sich zwischen den Verbindungs­ stellen der konkaven Deckplatte (3) mit den Stumpfflächen (11) befinden.
17. Hohlkörperplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (1, 3) mit kugelförmig nach allen Richtungen gekrümmten Einbeulungen versehen sind.
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