DE60210237T2

DE60210237T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von wellblechartig geformten Blechen und Vorrichtung zur Behandlung von Fluiden

Info

Publication number: DE60210237T2
Application number: DE60210237T
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Beauvois; Son Ha Giang; Gilles Lebain; Etienne Werlen
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: CA2370342A1; ATE321651T1; FR2820654B1; CN1244417C; CN1387964A; JP2002307109A; FR2820654A1; JP4274731B2; DE60210237D1; US20020112811A1; US7024907B2; EP1231051B1; EP1231051A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wellblechartig geformten Blechen aus einem eventuell perforierten blattförmigen Metallband, deren allgemeine Oberfläche im Wesentlichen durch Abtasten eines sich wiederholenden Profils parallel zu den Rändern des Bandes entlang einer nicht geraden Leitlinie auf mindestens einem Teil seiner Länge mit einer Hauptausrichtung schräg zu den Rändern des Bandes erzeugt wird, bei dem ein Falzen-Ziehen des Bandes in aufeinander folgenden Schritten mit Hilfe von zwei gegenüber liegenden Leisten mit einer relativen Wechselbewegung der Annäherung-Entfernung durchgeführt wird, wobei diese Leisten aktive Flächen umfassen, die im wesentlichen an die beiden Flächen des Wellblechs angepasst sind.
Die wellblechartig geformten Bleche werden in verschiedenen Geräten verwendet: Mischer für eine einzige Phase, Vorrichtungen zum Wärme- und/oder Materialaustausch zwischen zwei Fluiden. Eine besondere Anwendung ist die Zerlegung, insbesondere die Luftzerlegung.
Diese Wellbleche sind von Modulen oder „Packs" gebildet, von denen jedes von einem Stapel von schräg alternierend in die eine oder die andere Richtung gewellten Bändern gebildet ist. Diese Bänder können perforiert sein oder nicht und aus glatten oder strukturierten Folien, im Allgemeinen metallischer Art, hergestellt sein. Beispiele sind in GB-A-1 004 046 und CA-A-1 095 827 beschrieben.
Im Falle der Zerlegungssäulen sind die Bänder in allgemeinen Vertikalebenen enthalten. Die Module sind im Allgemeinen um 90° um die Achse der Säule von einem Modul zum folgenden gedreht, und es wurde aufgezeigt, dass diese Richtungsänderungen an den Schnittstellen zwischen den Modulen Stauungen hervorrufen, die die Bearbeitungskapazität der Säule beschränken.
Es wurden verschiedene Mittel vorgeschlagen, um diese Stauung zu begrenzen. Insbesondere beschreiben WO-A-97/16 247 und EP-A-401682 ein Wellblech, dessen Mantellinien an jedem Ende gekrümmt sind, um am oberen und unteren Rand des Moduls vertikal zu werden.
EP-A-1025985 beschreibt eine Herstellungsart einer Befeuchtungsplatte aus Karton, deren allgemeine Oberfläche im Allgemeinen durch Abtasten eines sich wiederholenden Motivs parallel zu den Rändern des Bandes entlang einer nicht geraden Leitlinie auf mindestens einem Teil seiner Länge mit einer Hauptausrichtung schräg zu den Rändern des Bandes erzeugt wird, bei der ein Falzen-Ziehen des Bandes in aufeinander folgenden Schritten mit Hilfe von zwei gegenüber liegenden Leisten mit einer relativen Wechselbewegung der Annäherung-Entfernung durchgeführt wird, wobei diese Leisten aktive Flächen umfassen, die im Wesentlichen an die beiden Flächen des Wellblechs angepasst sind.
Wenn dieses Verfahren auch für das Falzen des Kartons bekannt ist, wurde es nicht verwendet, um metallisches Wellblech herzustellen.
Die Erfindung soll es ermöglichen, industriell solche Wellbleche auf besonders wirtschaftliche Weise herzustellen, und ganz allgemein industriell Wellbleche herzustellen, deren Mantellinien verschiedenartige Formen aufweisen.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus metallischem Material ist, und dass in mindestens einem nicht geraden Bereich mindestens gewisse konvexe Spitzen mindestens einer Leiste eine in Bezug zu jener eines angrenzenden Bereichs verringerte Höhe aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– die aktiven Flächen der Leisten sind derart ausgebildet, dass die Höhe der Wellungen des Wellblechs in einem Bereich, der mindestens einen Rand des Wellblechs umfasst, verringert ist und/oder dass der von den Wellungen gebildete Winkel in einem Bereich, der mindestens einen Rand des Wellblechs umfasst, in Bezug auf den von den Wellungen in einem zentralen Bereich des Wellblechs gebildeten Winkel, verändert (vorzugsweise verringert) ist,
– alle konvexen Spitzen der beiden Leisten haben eine in jedem oder einem nicht geraden Bereich verringerte Höhe,
– die Höhenverringerung ist progressiv vom angrenzenden geraden Bereich ausgehend;
– das Band wird perforiert, bevor das Falzen-Ziehen erfolgt;
– das Band wird vor seinem Falzen-Ziehen mindestens in den Bereichen dieses Bandes, die den nicht geraden Bereichen der Leitlinie entsprechen, geglüht,
– das Glühen erfolgt, nachdem das Band perforiert wurde,
– die Leitlinie weist einen geraden Hauptteil und mindestens einen gekrümmten Endteil auf, der im Wesentlichen senkrecht auf die Ränder des Wellblechs endet,
– die Leitlinie hat eine verlängerte S-Form mit einem geraden Hauptteil und zwei gekrümmten Endteilen, die im Wesentlichen senkrecht auf die Ränder des Wellblechs enden,
– das Profil hat Zick-Zack-Form mit im Wesentlichen geraden Seiten,
– das Verfahren umfasst den Schritt des Vorschubs des Bandes aus metallischem Blattmaterial (17) in aufeinander folgenden Schritten zwischen den Leisten in die Öffnungsposition derselben, und
– das Wellblech ist ein Kreuzwellblech.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung nach Anspruch 11.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Behandlung von Fluiden, insbesondere zum Wärmeaustausch und/oder Materialaustausch zwischen zwei Fluiden, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Arbeitsabschnitt umfasst, der mit einem Kreuzwellblech versehen ist, das von Wellblechen gebildet ist, die durch ein Verfahren, wie oben definiert, hergestellt sind.
Diese Behandlungsvorrichtung kann insbesondere eine Zerlegungssäule, vor allem eine Luftzerlegungssäule sein.
Einsatzbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 in Perspektive ein erfindungsgemäß ausgeführtes Wellblech darstellt,
2 in Perspektive zwei Falz-Zieh-Leisten für die Herstellung dieses Wellblechs darstellt,
3 eine Planansicht des Wellblechs während der Herstellung ist;
die 4 und 5 Ansichten entlang der Linien IV-IV bzw. V-V der 3 sind, die die Herstellung des Wellblechs darstellen;
6 eine entsprechende Endansicht entlang des Pfeils VI aus 3 ist;
7 eine Ansicht analog zu 6 von einer Variante ist;
die 8 und 9 vergrößerte Ansichten der Details VIII aus 8 bzw. IX aus 7 sind;
10 schematisch eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt; und
11 schematisch einen Teil einer erfindungsgemäßen Luftzerlegungssäule darstellt.
Das Wellblech 1, das in 1 dargestellt ist und in einer allgemeinen Horizontalebene angenommen wird, ist ein dünnes gefalztes Metallblatt aus Aluminium, Kupfer oder rostfreiem Stahl, das zwei parallele Seitenränder 2 und 3 aufweist. Jeder Rand bildet ein sich wiederholendes Zick-Zack-Profil 4 mit im Wesentlichen geraden Seiten 5 mit oberen 6 und unteren Spitzen 7 mit möglichst kleinen Radien.
Das Wellblech wird durch Abtasten des Profils 4 parallel zu den Rändern 2 und 3 entlang einer Leitlinie 8 erzeugt. Diese Linie 8 (1 und 3) umfasst auf dem größten Teil ihrer Länge einen geraden Laufteil 9, der 45° zu den Rändern 2 und 3 geneigt ist, und sie krümmt sich an jedem Ende in einem Bogen 10, der am entsprechenden Rand im Wesentlichen senkrecht zu diesem endet. Die beiden Bögen 10 haben entgegen gesetzte Konkavitäten, was der Linie 8 eine allgemeine verlängerte S-Form verleiht. Das Wellblech umfasst somit einer Reihe von unteren und oberen Wellenspitzen, die dieselbe verlängerte S-Form aufweisen.
Alternativ krümmt sich nur ein Ende des geraden Teils 9 in einem Bogen 10, der auf dem entsprechenden Rand im Wesentlichen senkrecht auf diesen endet.
Das Wellblech 1 ist aus einem dünnen flachen metallischen Band durch einfaches Falzen-Ziehen mit Hilfe einer Vorrichtung A hergestellt, die zwei gegenüber liegende Leisten, eine untere 11 und eine obere 12, umfasst, die eine alternierende relative Annäherungs-Entfernungsbewegung ausführen.
Jede Leiste umfasst in Richtung der anderen Leiste zwei Zähne 13–14 bzw. 15–16, deren aktive Flächen die dreidimensionale Form der entsprechenden Seite des Wellblechs aufweisen, wobei diese Zähne derart angeordnet sind, dass sie ineinander eindringen. Die Zähne sind somit Mantellinien, die jeweils einen geraden Hauptteil umfassen, der sich durch gekrümmte Endbereiche verlängert, und die vier konvexe Spitzen 13A bis 16A und zwei Hohlräume 13B und 15B von analoger form definieren.
Wie schematisch in den 4 bis 6 dargestellt, wird das Ausgangsband 17 schrittweise entlang des Pfeils F parallel zu diesen Rändern mit Hilfe eines Vorschubmechanismus 18 vorgeschoben, während die Leisten voneinander entfernt werden, wobei der Vorschubschritt gleich dem Wellungsschritt ist. Nach jedem Vorschub werden die Leisten einander angenähert und verformen das Metall, das im Wesentlichen die Gesamtheit des Raums ausfüllt, der die Leisten voneinander trennt, wie in 8 dargestellt.
Wie bekannt, und obwohl dies nicht in 3 dargestellt ist, führt das Falzen-Ziehen zu einer Gesamtabweichung des Bandes nach unten, wenn 3 betrachtet wird.
Die Herstellung des Wellblechs erfolgt somit rasch, wirtschaftlich und zuverlässig.
Wie an sich bekannt, kann das Band 17 vor seinem Falzen entweder in einer getrennten Perforationsstation, die sich stromaufwärts zur Vorrichtung A befindet, oder innerhalb dieser Vorrichtung perforiert werden.
Für gewisse Parameter des Profils 4 und der Leitlinie 8 und/oder für gewisse Perforationstypen des Bandes 17 kann es nützlich sein, auf die Variante der 7 und 9 zurückzugreifen, die es ermöglicht, die Verlängerung des Metalls an der Spitze der Wellungen in gewissen Bereichen 10, in denen die Leitlinie 8 gekrümmt ist, zu verringern.
Bei dieser Variante haben die konvexen Spitzen der Zähne 13A bis 16A in den gekrümmten Bereichen eine verringerte Höhe, wie bei 19 in strichpunktierten Linien in 8 und in durchgehenden Linien in 9 dargestellt. Genauer nimmt die Höhe der Spitze jedes Zahns in Bezug auf eine horizontale Bezugsebene progressiv von einem Wert H im geraden Teil 9 auf einen Wert H – ΔH an der Stelle des Randes 2 oder 3 ab.
Dank dieser Änderung wird das Metall in seinen torischen Bereichen weniger belastet, wo ein Freiraum zwischen ihm selbst und mindestens einer der beiden Leisten in Verschlussposition derselben besteht, wie in 9 dargestellt.
Das Wellblech 1 kann nun ein leicht verringerte Höhe in der Nähe seiner Ränder aufweisen, was keinen besonderen Nachteil für die daraus resultierenden Füllmodule bedeutet.
Die Variante der 10 verwendet weitere Mittel, um die Formung der Bereiche 10 zu erleichtern. In diesem Fall wird die Verlängerung des Metalls nicht wie bei der vorhergehenden Variante begrenzt, sondern es werden dessen physikalischen Eigenschaften verändert, um diese Verlängerung unter guten Bedingungen zu ermöglichen.
Dazu ist eine Station B zum Glühen des Metalls stromaufwärts zur Station A des Falzens-Ziehens vorgesehen. Das Glühen ist zumindest interessant für die Randbereiche des Bandes 17, in denen die Bereiche 10 geformt werden, und eventuell für das gesamte Band.
Diese Variante wird insbesondere für die Lochbleche angewandt. In diesem Fall befindet sich, wie dargestellt, die Station B zwischen der Station C der Perforation und der Station A des Falzens-Ziehens. Nun kann sich die Station B stromaufwärts zur Station C befinden.
Wie verständlich ist, ermöglicht es die Erfindung, Wellbleche, die Wellungen von ganz unterschiedlichen Formen aufweisen, aus glatten oder strukturierten (beispielsweise geprägten) Blattfolien herzustellen, wodurch die Eigenschaften der daraus resultierenden Kreuzwellbleche verbessert werden können. Ferner wird die Erfindung für weitere Strukturfüllungstypen, beispielsweise für Ventilatorfüllungen, angewandt. Diese Füllungen, von denen Beispiele in WO-A-86/06 296 und 90/10 497 sowie in EP-A-845 293 beschrieben sind, definieren nach dem Falzen-Ziehen und Stapeln eine Gesamtheit von festen Ventilatorschichten zum Umrühren des Fluids. In diesem Fall ist die allgemeine Oberfläche jedes Wellblechs mit der oben angeführten Definition konform.
In 11 ist ein Teil einer Luftzerlegungssäule 20 dargestellt, umfassend einen Zerlegungsabschnitt 21, der in dem zylindrischen Ring 22 der Säule angeordnet ist. Der Abschnitt 21 ist von einer Wellblechfüllung gebildet, die selbst von einer Stapelung von Füllungsmodulen 23 gebildet ist. Jedes Modul 23 ist von einer Stapelung von Wellblechen 1 gebildet, die sich jeweils in einer allgemeinen vertikalen Ebene befinden, aus dem gefalzten Band 17 auf Länge geschnitten sind und deren allgemeine Wellungsrichtungen von einem Wellblech zum anderen umgekehrt sind, wobei die Ränder 2 und 3 horizontal angeordnet sind. Jedes Modul 22 ist um 90° zum folgenden Modul um die Vertikalachse X-X der Säule gedreht.

Claims

Verfahren zur Herstellung von wellblechartig geformten Blechen (1) aus einem blattförmigen Band (17), deren allgemeine Oberfläche im Wesentlichen durch Abtasten eines sich wiederholenden Profils (4) parallel zu den Rändern (2, 3) des Bandes entlang einer nicht geraden Leitlinie (8) auf mindestens einem Teil seiner Länge mit einer Hauptausrichtung schräg zu den Rändern des Bandes erzeugt wird, bei dem ein Falzen-Ziehen des Bandes (17) in aufeinander folgenden Schritten mit Hilfe von zwei gegenüberliegenden Leisten (11, 12) mit einer relativen Wechselbewegung der Annäherung-Entfernung durchgeführt wird, wobei diese Leisten aktive Flächen (11, 12) umfassen, die im Wesentlichen an die beiden Flächen des Wellblechs angepasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus metallischem Material ist und dass in mindestens einem nicht geraden Bereich mindestens gewisse konvexe Spitzen (13A bis 16A) mindestens einer Leiste (11, 12) eine in Bezug zu jener eines angrenzenden geraden Bereichs verringerte Höhe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle konvexen Spitzen der beiden Leisten (11, 12) eine in jedem oder einem nicht geraden Bereich verringerte Höhe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverringerung progressiv vom angrenzenden geraden Bereich aus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (17) perforiert wird, bevor das Falzen-Ziehen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (17) vor seinem Falzen-Ziehen mindestens in den Bereichen dieses Bandes, die den nicht geraden Bereichen (10) der Leitlinie (8) entsprechen, geglüht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitlinie (8) einen geraden Hauptteil (9) und mindestens einen gekrümmten Endteil (10) aufweist, der im Wesentlichen senkrecht auf die Ränder (2, 3) des Wellblechs (1) endet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitlinie (8) eine verlängerte S-Form mit einem geraden Hauptteil (9) und zwei gekrümmten Endteilen (10) aufweist, die im Wesentlichen senkrecht auf die Ränder (2, 3) des Wellblechs (1) enden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (4) Zick-Zack-Form mit im Wesentlichen geraden Seiten (5) hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellblech (1) ein Kreuzwellblech ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend den Schritt, das blattförmige Metallband (17) in aufeinander folgenden Schritten zwischen die Leisten in der Öffnungsposition derselben vorzuschieben.
Vorrichtung für den Einsatz des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei gegenüberliegende Leisten (11, 12) zum Falzen-Ziehen umfasst, deren Mantel linien mindestens einen nicht geraden Teil und Mittel umfassen, um diese Leisten in einer relativen Wechselbewegung der Annäherung-Entfernung anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (18) umfasst, um ein blattförmiges Band (17) in aufeinander folgenden Schritten zwischen die Leisten in Öffnungsposition derselben vorzuschieben, und dass in mindestens einem nicht geraden Bereich mindestens gewisse konvexe Spitzen (13A bis 16A) mindestens einer Leiste (11, 12) eine nach und nach von einem angrenzenden geraden Bereich aus verringerte Höhe aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle konvexen Spitzen der beiden Leisten (11, 12) eine in einem oder jedem nicht geraden Bereich nach und nach verringerte Höhe aufweisen.
Vorrichtung nach dem Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (B) umfasst, um das Band (17) mindestens in dem oder den Bereichen desselben, der (die) dazu bestimmt ist (sind), auf nicht gerade Weise gefalzt zu werden, zu glühen, wobei diese Glühmittel stromaufwärts zu den Leisten (11, 12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühmittel (B) stromabwärts oder stromaufwärts zu den Perforationsmitteln (c) angeordnet sind.
Vorrichtung zur Behandlung von Fluiden, insbesondere zum Wärmeaustausch und/oder Materialaustausch zwischen zwei Fluiden, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Arbeitsabschnitt (20) umfasst, der mit einem Kreuzwellblech versehen ist, das von Wellblechen (1) gebildet ist, die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt sind.