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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Strangpress-Hohlprofil auf einer Strangpresse, welches Strangpress-Hohlprofil aufweist: einen Mantel und einen Hohlraum und wobei der Mantel mit wenigstens einer dem Hohlraum zugewandten Innenschicht versehen ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Strangpresse für ein solches Strangpress-Hohlprofl, wobei die Strangpresse aufweist: eine Matrize, eine Aufnahme für einen Rohling und einen Abzugsbereich für den Mantel des Strangpress-Hohlprofils. Die Erfindung betrifft auch eine Matrize für eine Strangpresse für ein solches Strangpress-Hohlprofil, wobei die Matrize aufweist: eine Aufnahme für einen Rohling und einen Abzugsbereich für den Mantel des Strangpress-Hohlprofis. Weiter betrifft die Erfindung ein Strangpress-Hohlprofil, insbesondere ein Strangpressrohr, aufweisend: einen Mantel und einen Hohlraum und wobei der Mantel mit wenigstens einer dem Hohlraum zugewandten Innenschicht versehen ist. Die Erfindung führt auch auf einen Wärmetauscher mit dem Strangpress-Hohlprofil.
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Ein Strangpress-Hohlprofil, insbesondere ein Strangpressrohr, der eingangs genannten Art, kann insbesondere zur Verwendung in einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art vorgesehen sein. Zur Erhöhung der Beständigkeit von stranggepressten Hohlprofilen, insbesondere bei der Verwendung in Wärmetauschern, ist es bekannt, nach dem formbildenden Strangpressvorgang das Hohlprofil einem weiteren - separaten - Beschichtungsverfahren zu unterziehen, um an der Innenseite des Mantels wenigstens eine dem Hohlraum zugewandte Innenschicht anzubringen. Die so vorgesehene Innenschicht kann unterschiedlichste Funktionen haben, z.B. gegen Abrieb oder Korrosion schützen.
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Grundsätzlich sind beispielsweise aus
EP 0 473 103 B1 oder
DE 694 02 800 T2 oder
US 4,262,627 Verfahren bekannt, um auf der Innenseite eines Mantels eines Rohres allgemeiner Art, eine dem Hohlraum zugewandte Innenschicht, als sogenanntes "Liner-"Material", anzubringen. So offenbart
EP 0473 103 B1 ein Verfahren zur Behandlung von Wasserrohren und Gasrohren, bei dem für ein vielverzweigtes Rohrleitungssystem nach dem Beschichtungsschritt zur Formung der Beschichtungsoberfläche in die Rohrleitung unter Druckluft ein Schwamm eingebracht wird. Aus
US 4,262,627 ist bekannt, zur Produktion von Rohren mit großem Querschnitt zwei Sonden vorzusehen, wobei eine Abriebssonde eine Innenoberfläche grundieren soll und eine Überzugssonde zur Beschichtung der Innenoberfläche vorgesehen ist. Aus
DE 794 02 800 T2 ist ein Verfahren zum Beschichten der inneren Fläche von hydrothermo-sanitären Rohren bekannt, bei dem nach Beschichtung der Innenseite des Rohres mit harzhaltiger Flüssigkeit ein mit einer Dichtung versehener Kopf in das Rohr eingesetzt wird und mittels Druckluft innerhalb des Rohres bewegt wird, wobei die Innenseite des Rohres abgeschabt wird.
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Verfahren solcher Art eignen sich nicht zur Herstellung von Strangpress-Hohlprofilen, welche regelmäßig einen vergleichsweise kleinen Öffnungsquerschnitt haben, insbesondere nicht zur Herstellung von Strangpress-Hohlprofilen, welche zur Verwendung in einem Wärmetauscher ausgelegt sind. Darüber hinaus ist die Einbringung von Bearbeitungssonden in ein Hohlprofil mit hohem Aufwand verbunden, der vermieden werden sollte.
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Grundsätzlich sind Strangpressverfahren für Hohlprofile wie Strangpressrohre od.dgl. z.B. aus
DE 102 32 608 B4 bekannt. Eine Vorrichtung in Form einer Strangpresse und eine dafür geeignete Matrize zur Darstellung eines Strangpress-Profils ist beispielsweise in
EP 0 329 567 B1 offenbart.
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Ein Herstellungsverfahren für ein, insbesondere zur Verwendung in einem Wärmetauscher vorgesehenes, Bauteil allgemeiner Art, welches sich eignet, einer einem Hohlraum zugewandten Seite eine Innenschicht hinzuzufügen, ist beispielsweise aus der Anmeldung
DE 10 2007 035 221 A1 der Anmelderin bekannt. Grundsätzlich eignet sich ein solches Verfahren auch für die Beschichtung von vergleichsweise komplizierten dreidimensionalen Innenstrukturen wie Rohrinnenseite mit Strömungsführungselementen od.dgl.. Grundsätzlich erweist sich ein derartiges Verfahren auch als vorteilhaft, um eine gleichmäßige Schicht auf der Innenseite eines Hohlprofils anzubringen. Im Rahmen der Verwendung für Wärmetauscher hat dies den Vorteil, dass sich ein Wärmeübergang vergleichsweise gut d.h. mit hohem Wirkungsgrad realisieren lässt. Das zuvor genannte auf einem CVD-Prozess beruhende Verfahren der Anmelderin ist im Rahmen eines Herstellungsverfahrens für ein Strangpress-Hohlprofil auf einer Strangpresse noch verbesserungswürdig.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sowie ein Strangpress-Profil und einen Wärmetauscher anzugeben, mittels denen eine einem Hohlraum eines Strangpress-Hohlprofils zugewandte Innenschicht besonders zuverlässig und gleichzeitig einfach aufbringbar ist.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Herstellungsverfahrens durch ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Innenschicht beim Strangpressen des Strangpress-Hohlprofils gebildet wird.
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Grundsätzlich können hinsichtlich des Aufbringens der Innenschicht die in
DE 10 2007 035 221 A1 genannten Prozessparameter vorteilhaft verwendet werden, um zu einer vergleichsweise gleichmäßigen und kontinuierlichen Innenschicht zu gelangen, die bei einem Strangpress-Hohlprofil, insbesondere bei einem Strangpressrohr, das für einen Wärmetauscher ausgelegt ist, einen besonders vorteilhaften Wärmeübergang zu erlauben. Der Offenbarungsgehalt der
DE 10 2007 035 221 A1 wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen, insbesondere hinsichtlich der Verfahrensparameter zur Anbringung der Innenschicht
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Die Erfindung geht darüber hinaus von der Überlegung aus, dass bei der Herstellung von Strangpress-Hohlprofilen besondere Voraussetzungen vorliegen, welche es ermöglichen, eine dem Hohlraum zugewandte Innenschicht in besonders vorteilhafter Weise aufzubringen. Die Erfindung hat erkannt, dass eine vorteilhafte Aufbringung einer Innenschicht möglich ist, wenn diese beim Strangpressen des Strangpress-Hohlprofils gebildet wird. Die wesentliche Erkenntnis der Erfindung liegt insbesondere darin, dass Verfahrensumstände beim Strangpressen vorteilhaft für einen Beschichtungsprozess genutzt werden können.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Konzepts der Erfindung ist vorgesehen, dass das Herstellungsverfahren insbesondere die Schritte aufweist:
- Strangpressen eines Rohlings durch eine Matrize der Strangpresse unter Bildung des Mantels des Strangpress-Hohlprofils, und
- Einbringen eines Fluids in den Hohlraum des Mantels unter Bildung der Innenschicht, wobei die Bildung der Innenschicht unmittelbar nach der Bildung des Mantels erfolgt.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Fluid ein Gas ist. Insbesondere kann die Bildung der Innenschicht mittels eines CVD-Prozesses erfolgen. Dazu wird im Einzelnen auf die vorteilhaften Parameter eines CVD-Prozesses, wie er in
DE 10 2007 035 221 A1 beschrieben ist, verwiesen.
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Entsprechend führt das Konzept der Erfindung auch auf eine Strangpresse für ein Strangpress-Hohlprofil gemäß der eingangs genannten Art, wobei erfindungsgemäß eine in den Abzugsbereich mündende Fluidzuführung für ein zur Bildung der Innenschicht geeignetes Fluid vorgesehen ist. Entsprechend führt das Konzept der Erfindung auch auf eine Matrize für eine Strangpresse gemäß der eingangs genannten Art, wobei erfindungsgemäß eine in den Abzugsbereich mündende Fluidzuführung für ein zur Bildung der Innenschicht geeignetes Fluid vorgesehen ist.
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Die Erfindung hat erkannt, dass durch Einrichten einer Fluidzuführung im Abzugsbereich einer Strangpresse bzw. Matrize ein Fluid, insbesondere ein Gas, vorzugsweise ein Reaktivgas, z.B. im Rahmen eines CVD-Prozesses, in den Hohlraum des Strangpress-Profrls eingebracht werden kann, so dass eine Innenbeschichtung durch Einbringen des Fluids unmittelbar nach dem Strangpressen des Rohlings erfolgen kann, insbesondere direkt auf der Strangpresse. So sieht das Herstellungsverfahren in einer besonders bevorzugten Weiterbildung vor, dass das Strangpressen eines Rohlings von einer Aufnahme durch eine Matrize in einen Abzugsbereich für einen Mantel des Strangpress-Hohlprofils erfolgt und das Einbringen des Fluids in den Hohlraum im Abzugsbereich erfolgt. Vorteilhaft im Rahmen des Konzepts der Erfindung erfolgt das Einbringen des Fluids unmittelbar nach der, insbesondere durch die, Matrize.
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Damit entfallen aufwändige weitere separate einzurichtende Verfahrensschritte, wie sie im Stand der Technik notwendig sind; vielmehr können alle Voraussetzungen für eine Innenbeschichtung im Rahmen des Herstellungsverfahrens beim Strangpressen vorgesehen werden bzw. bei einer Strangpresse im Abzugsbereich bzw. bei einer Matrize im Abzugsbereich vorgesehen sein.
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Es hat sich vorteilhaft gezeigt, dass gemäß dem Konzept der Erfindung ein Strangpress-Hohlprofil, insbesondere ein Strangpress-Rohr, aufweist: einen Mantel und einen Hohlraum, wobei der Mantel mit wenigstens einer dem Hohlraum zugewandten Innenschicht versehen ist, und wobei die Innenschicht beim Strangpressen des Strangpress-Hohlprofils gebildet ist.
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Vorteilhaft ist eine solche Innenschicht durchgehend und gleichmäßig gebildet. Vor allem erweist sich eine CVD-Innenschicht als vorteilhaft im Rahmen des Konzepts der Erfindung.
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Die Erfindung führt auch auf einen Wärmetauscher mit einem Strangpress-Hohlprofil der vorgenannten Art.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Matrize ein Matrizen-Axialteil und ein Matrizen-Peripherteil auf. Es hat sich gezeigt, dass das Einbringen des Fluids bevorzugt durch das Matrizen-Axialteil erfolgen kann. Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass das Matrizen-Axialteil vom Matrizen-Peripherteil umgeben ist.
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Insbesondere ist zur Bildung eines Strangpress-Hohlprofils, vorzugsweise eines Strangpress-Rohres, zwischen dem Matrizen-Axialteil und dem Matrizen-Peripherteil ein Spalt vorgesehen. Eine Unterbrechung des Spaltes kann dazu dienen, die Fluidzuführung gemäß dem Konzept der Weiterbildung vom Matrizen-Peripherteil zum Matrizen-Axialteil zu führen.
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Vorteilhaft sind mindestens zwei Halterungen am Matrizen-Axialteil vorgesehen, welche das Matrizen-Axialteil am Matrizen-Peripherteil halten. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist dazu vorgesehen, dass wenigstens eine der Halterungen zur Anordnung der Fluidzuführung vom Matrizen-Peripherteil zum Matrizen-Axialteil dient.
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Eine in den Abzugsbereich mündende Fluidzuführung mündet vorteilhaft in Axialrichtung in den Abzugsbereich. Es hat sich auch gezeigt, dass eine Anzahl von Mündungen vorteilhaft sein kann. So können eine, zwei oder mehr Mündungen vorgesehen sein. So z.B. dadurch, dass eine Fluidzuführung sich im Matrizen-Axialteil in geeigneter Weise aufzweigt, um eine geeignete Anzahl von Mündungen an den Rand des Matrizen-Axialteils zu erlauben.
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Insbesondere zur Bildung eines Strangpress-Rohres ist die Matrize, vorzugsweise das Matrizen-Axialteil und das Matrizen-Peripherteil, im Wesentlichen zentrosymmetrisch aufgebaut.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
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Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
- Fig. 1:
- eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Matrize für eine Strangpresse, zur Herstellung eines Strangpress-Hohlprofils in einer Draufsicht (B), einer Seitenansicht (A) und einer Stirnansicht (C) - dies zur Erläuterung einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens und einer Matrize und Strangpresse gemäß dem Konzept der Erfindung;
- Fig. 2:
- eine bevorzugte Ausführungsform eines Strangpress-Hohlprofils gemäß dem Konzept der Erfindung in Form eines Strangpress-Rohres.
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Fig. 1 zeigt eine Matrize 10 zur Verwendung in einer nicht näher dargestellten Strangpresse zur Herstellung eines in
Fig. 2 näher dargestellten Strangpress-Hohlprofils 1 in Form eines Strangpress-Rohres. Das Strangpress-Rohr 1 weist dazu auf: einen Mantel 3 und einen Hohlraum 5, wobei der Mantel 3 auf seiner Innenseite 7 mit einer dem Hohlraum 5 zugewandten. Innenschicht 9 versehen ist. Vorliegend ist die Innenschicht 9 als CVD-Innenschicht ausgebildet, welche im Rahmen eines CVD-Prozesses, der in einem Strangpress-Herstellungsverfahren implementiert ist, gebildet wird. Dazu können insbesondere die in
DE 10 2007 035 221 A1 offenbarten Verfahrensparameter genutzt werden.
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Die Matrize 10 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und weist vorliegend ein Matrizen-Axialteil 11 und ein Matrizen-Peripherteil 12 auf. Das Matrizen-Axialteil 11 ist dazu im Wesentlichen auf einer Strangpress-Achse 13 angeordnet, während das Matrizen-Peripherteil 12 das Matrizen-Axialteil 11 umfänglich umgibt. Zur Herstellung des Mantels 3 wird ein nicht näher dargestellter Rohling von einer Aufnahme 15 durch die Matrize 10 in einen Abzugsbereich 17 unter Bildung des Mantels 3 des Strangpress-Rohres 1 gepresst. Dazu kann ein nicht näher dargestellter Pressstempel der Strangpresse dienen, um beispielsweise den Rohling oder die Matrize 10 zu bewegen oder auf sonstige analoge Weise das Verformen des Rohlings an der Matrize 10 zu bewirken. Der dazu auf eine geeignete Strangpresstemperatur temperierte Rohling trifft dazu in der Aufnahme 15 auf den Kopf des Matrizen-Axialteils 11, verformt sich an diesem und wird so in mantelartig ausgebildete Strangpress-Öffnungen 19 zwischen Matrizen-Axialteil 11 und Matrizen-Peripherteil 12 gepresst, um danach in einer fließenden Bewegung den stranggepressten Mantel 3 im Abzugsbereich 17 zu bilden. Der Abzugsbereich 17 weitet sich dazu direkt hinter dem Matrizen-Axialteil 11 kegelig auf, um einem leichten Ausdehnungsverhalten des noch hochtemperierten Mantels 3 Rechnung zu tragen.
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Dem Konzept der Erfindung folgend ist die Matrize 10, vorliegend das Matrizen-Axialteil 11, mit einer Anzahl von - vorliegend symbolisch zwei - Gaszuführungen 21 versehen. Die Gaszuführungen 21 dienen zur Zuführung eines Reaktivgases 25. Vorliegend weisen die Gaszuführungen 21 Mündungen 23 in den Hohlraum 5 des Mantels 3 auf und bringen so das Reaktivgas 25 in den Hohlraum 5 des Mantels 3 ein. Dem Konzept der Erfindung folgend erfolgt also das Einbringen des Reaktivgases 25 unmittelbar nach der Matrize 10.
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Generell sieht das Konzept der Erfindung vor, dass die Matrize 10 überall dort Mündungen von Fluidzuführungen aufweist, welche in einen Hohlraum des Strangpress-Profils 1 führen. Dadurch kann ein, beispielsweise von einem außerhalb der Strangpresse angeordneten Reaktivgaserzeuger, abgegebenes Reaktivgas 25 über die Gaszuführungen 21 und die Mündungen 23 an gewünschte Stellen im Strangpress-Hohlprofil 1 abgegeben werden.
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Aufgrund der im Abzugsbereich 17 anhaltenden Temperierung des Mantels 3 steht eine für den CVD-Prozess vorteilhafte Wärmeenergie als Aktivierungsenergie für die Reaktion des Reaktivgases 25 zur Verfügung. Aus diesem Grund reagiert das Reaktivgas 25 auf der Innenseite 7 des Mantels 3 unter Bildung der Innenschicht 9 ab. Regelmäßig führt dies, wie von dem Konzept der Erfindung erkannt wurde, zu einer besonders gleichmäßig und kontinuierlichen Innenschicht 9.
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Das Konzept der Erfindung hat damit in überraschender Weise die Verfahrensbedingungen eines Strangpressvorgangs und eines CVD-Prozesses synergetisch kombiniert und vorteilhaft genutzt. Es fallen vorteilhaft nachfolgende Prozessschritte weg, welche gemäß dem Stand der Technik notwendig gewesen wären. Zum anderen ist die erreichte Innenschicht 9 von besonders guter Qualität bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren. Die aus dem Warmumformen des Rohlings zum Mantel 3 entstandene Wärme wird vorteilhaft nicht nur als Aktivierungsenergie beim CVD-Prozess genutzt, sondern auch abgebaut und führt insgesamt zu einer geeigneten Gefügestruktur im resultierenden Strangpress-Rohr 1.
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Während die Erfindung vorliegend anhand einer speziellen symbolisch dargestellten Matrize 10 beschrieben wurde, so ist zu verstehen, dass diese Ausführungsform nicht einschränkend gemeint ist. Vielmehr kann das Konzept der Erfindung auch angewendet werden auf beliebige Strangpress-Werkzeuge, welche entsprechende Fluidzuführungen für Reaktivfluide vorsehen, um diese in einen Hohlraum eines Strangpress-Hohlprofils einzubringen und dort eine Innenschicht im Rahmen eines z.B. CVD-Prozesses zu erzeugen.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein Strangpress-Hohlprofil 1 auf einer Strangpresse, insbesondere für ein Strangpress-Rohr auf einer Strangpresse, welches Strangpress-Hohlprofil 1 aufweist: einen Mantel 3 und einen Hohlraum 5 und wobei der Mantel 3 mit wenigstens einer dem Hohlraum 5 zugewandten Innenschicht 9 versehen ist, wobei die Innenschicht 9 beim Strangpressen des Strangpress-Hohlprofils 1 gebildet wird.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Strangpress-Hohlprofil
- 3
- Mantel
- 5
- Hohlraum
- 7
- Innenseite
- 9
- Innenschicht
- 10
- Matrize
- 11
- Matrizen-Axialteil
- 12
- Matrizen-Peripherteil
- 13
- Strangpress-Achse
- 15
- Aufnahme
- 17
- Abzugsbereich
- 19
- Strangpress-Öffnungen
- 21
- Gaszuführungen
- 23
- Mündungen
- 25
- Reaktivgas
