EP2981372B1 - Verfahren zur herstellung eines drahtformkörpers sowie drahtformkörper - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines drahtformkörpers sowie drahtformkörper Download PDF

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EP2981372B1
EP2981372B1 EP14714744.1A EP14714744A EP2981372B1 EP 2981372 B1 EP2981372 B1 EP 2981372B1 EP 14714744 A EP14714744 A EP 14714744A EP 2981372 B1 EP2981372 B1 EP 2981372B1
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EP
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wire
shaped
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shaping
accordance
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K23/00—Making other articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F27/00—Making wire network, i.e. wire nets
    • B21F27/12—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor
    • B21F27/18—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor of meshed work for filters or sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a shaped wire body from at least one wire. Furthermore, the invention relates to a manufactured by forming her, to be flowed through by a mass flow wire molding of at least one wire.
  • Wire shaped articles of the type mentioned in the introduction have long been known and are used in particular as filters, cooling elements and the like.
  • a mass flow to be cleaned or cooled for example a liquid or a gas, is passed through the shaped wire body.
  • Wire-formed articles are mass-produced products, in the manufacture of which even slight simplifications in the manufacturing process lead to a significant reduction in both the technical and the financial outlay.
  • shaped wire bodies are manufactured from precursors, which are plastically deformed to form the shaped wire body by using appropriate shaping devices in the desired, final shape.
  • the precursors are usually wire mesh, wire mesh or Drahtgewirke, ie precursors that have already undergone highly complex and expensive manufacturing processes. Since wire knits, wire mesh and Drahtgewirke are usually manufactured in continuous processes, for example, knitted endless hoses or endless mats, woven or knitted endless mats, they must be pretreated before forming, for example, cut to the desired length. Not only large amounts of metal waste, such as chaff, wire filaments, etc. fall to this. Also, the manufactured hose and mat sections usually have to be freed manually of debris, such as chaff and wire filaments, which have become entangled in the separation of the continuous material in the hose and mat sections.
  • the wire material usually has to be oiled before knitting, weaving or knitting so that the knitting, weaving or knitting process can proceed without friction.
  • the preproducts thus prepared are then inserted into the forming device and formed into the desired shaped wire bodies.
  • JP S63 93440 A a method for producing a shaped wire body according to the preamble of claim 1 is known.
  • the JP H09 276966 A and the JP H02 253060 A disclose similar methods of forming a wire molding.
  • a conventional wire is first preformed in the form of a helical helical structure, the term "helical helical structure" in the present application being understood to mean a single or multi-start cylindrical spiral or helix.
  • This spirally preformed wire is then inserted directly into the forming device, wherein the preformed wire forms the precursor only in the forming device. After disconnecting the wire is Finally, with the help of the forming device, the wire section inserted as a precursor in the forming device is shaped into the shaped wire body. It should be noted that the wire is either separated during insertion into the forming device, or has already been separated before insertion into the forming device and is inserted as a wire section in the forming device.
  • adjacently disposed helical portions of the wire are engaged with each other and plastically deformed with each other so that after forming a defined but permeable to liquids and gases wire structure is maintained.
  • the method according to the invention eliminates a number of upstream manufacturing steps, which were previously common in conventional manufacturing processes, so preparing the wires before knitting. Weaving or knitting, knitting, weaving or knitting the wires into continuous intermediates, separating individual sections from the continuous intermediates, or unpacking and cleaning the tubing and mat sections previously separated from the continuous intermediate.
  • the wire is inserted into the shaping device in such a way that, viewed over its length, the wire undergoes a continuous change in its spatial orientation.
  • the shaped wire body obtains a predetermined total weight
  • the wire is inserted in a circle around an imaginary center in the negative mold of the forming device, wherein when inserting the wire and the distance to the imaginary center can be varied.
  • Particularly advantageous in the method according to the invention is the use of a wire with a square cross-section.
  • the very fact that the wire need not be knitted, woven or knitted in the present process makes the use of square section wires very easy.
  • the length of necessary wire can be reduced compared to conventional wire shaped bodies of wires with a round cross-section, while still a due to the intrinsically unfavorable flow behavior of the wires with angular cross-section can be maintained approximately constant flow resistance.
  • a wire shaped body which is made of a round wire with a wire diameter of one millimeter and a length of 1000 mm
  • a wire shaped body according to the invention when using for example a cross-sectionally square wire with an edge length of 0 in each case.
  • 89 mm only a length of 678 mm, resulting in a weight saving of approximately 32%.
  • With a cross-sectionally square wire with an edge length of 0.6 mm and a length of 1000 mm results in a weight saving of approximately 55% with approximately the same flow resistance.
  • a wire is used, which has a square cross-sectional shape, since this cross-sectional shape can be easily made by pulling the wire.
  • an arrangement which has a wire feed, a device for forming a wire supplied from the wire feed into a helical spiral structure and a forming device.
  • the invention relates to a preferably produced by using the method according to the invention by forming, to be flowed through by a mass flow wire molding of at least one wire.
  • Fig. 1 is shown in a schematic side view of an arrangement 10 for carrying out the method according to the invention.
  • the arrangement 10 has a wire feed 12, a device 14 for forming a wire 16 fed from the wire feed 12 into a helical spiral structure and a shaping device 18.
  • the forming device 18 is formed from a housing 20, at the lower end of a lower punch 22 is provided.
  • the housing 20 has a cylindrical forming space 24, in which a concentrically extending from the lower punch 22 from the housing 20 support member 26 is attached.
  • the support member 26 is formed in the shape of a cylinder with a rounded end.
  • an upper punch 28 is lowered, which has a through the upper punch 28 extending through hole 30.
  • the through hole 30 is dimensioned so that the support member 26 when lowering the upper punch 28 in the housing 20 can slide smoothly through the through hole 30.
  • first wire 16 is fed from the wire feed 12, for example a motor-driven wire reel, to the device 14.
  • the supplied elongated wire 16 is formed into a helical helical structure.
  • the thus spirally preformed wire 16 is inserted in a circle around the support member 26 by means of a guide, not shown, in the forming space 24.
  • the wire 16 is separated taking into account the remaining portion between the device 14 and the forming space 24 of the device 14 from the further supplied wire 16 and the wire feeder 12 stopped.
  • the thus arranged in the forming space 24 wire 16 forms a precursor 32, the further processing thereof with reference to the Fig. 2 a to c is described.
  • the forming device 18 is shown in three different operating positions.
  • the upper punch 28 is lowered to a predetermined compression position, as in Fig. 2 c is shown, the upper punch 28 is stopped. In In this position, the precursor 32 was so far compressed and plastically deformed that further deformation of the material is no longer necessary. From the precursor 32, the final wire shaped body 34 is now formed.
  • the upper punch 28 is moved back to its original position, as in Fig. 1 is shown, and the finished wire molded body 34 removed from the forming space 24.
  • the arrangement 10 is now available again for carrying out the method.
  • Fig. 3 is shown in side view of a prepared according to the method wire shaped body 34 is shown.
  • the wire 16 which has been preformed into a helical helical structure prior to forming, has a continuous change in its spatial orientation along its length, with mutually adjacent helical portions of the wire 16 engaging one another.
  • the shaped shaped body 34 thus formed can now additionally be secured in its shape by welding points or welds on the outer surface.
  • a wire 16 having a square cross-sectional shape weight can be very selectively saved. Furthermore, a wire 16 with polygonal cross-section can be processed very well and trouble-free with the arrangement described above.
  • the weight saving can be in a range of 25 to 60% in a wire molded body 34 produced according to the invention compared with a wire molding, which is made of a wire with a round cross-section.
  • the reference used wire shaped body is made of a wire with a round cross-section.
  • the wire has a diameter d of 1.00 mm and a length 1 of 1000 mm. This results in a flow around cross-sectional area A p of 0.79 mm 2 at a resistance coefficient C w of 1.2.
  • the wire formed body 34 produced according to the invention is made of a wire 16 having a square cross section.
  • the wire cross-section has an edge length a of 0.79 mm, so that also results in a cross-sectional area A p of 0.79 mm 2 .
  • the wire shaped body 34 is also made of a wire 16 having a square cross section.
  • the wire cross-section here has an edge length a of only 0.60 mm, so that only a cross-sectional area A p of 0.36 mm 2 results.
  • the flow resistance and the dissipated amount of heat in the wire shaped body 34 produced according to the invention can be adjusted very selectively by comparatively simple measures, such as a change in the cross-sectional dimensions or a change in the wire length become, if as starting material a wire 16 with angular cross section is used.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers aus mindestens einem Draht. Ferner betrifft die Erfindung einen durch Umformen her-gestellten, von einem Massenstrom zu durchströmenden Drahtformkörper aus mindestens einem Draht.
  • Drahtformkörper der eingangs genannten Art sind seit langem bekannt und kommen insbesondere als Filter, Kühlelemente und ähnliches zum Einsatz. Hierzu wird ein zu reinigender oder zu kühlender Massenstrom, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, durch den Drahtformkörper geleitet.
  • Bei Drahtformkörpern handelt es sich um Massenprodukte, bei deren Herstellung bereits geringe Vereinfachungen im Herstellungsprozcss zu einer deutlichen Reduzierung sowohl des technischen als auch des finanziellen Aufwandes führen.
  • Bis heute werden Drahtformkörper aus Vorprodukten gefertigt, welche zur Ausbildung des Drahtformkörpers durch Verwendung entsprechender Umformeinrichtungen in die gewünschte, endgültige Gestalt plastisch umgeformt werden.
  • Die Vorprodukte sind üblicherweise Drahtgestricke, Drahtgewebe oder Drahtgewirke, also Vorprodukte, die bereits hochkomplexe und aufwendige Herstellungsprozesse durchlaufen haben. Da Drahtgestricke, Drahtgewebe und Drahtgewirke üblicherweise in Endlosprozessen gefertigt werden, beispielsweise gestrickte Endlos-Schläuche oder Endlosmatten, gewebte oder auch gewirkte Endlosmatten, müssen diese vor dem Umformen entsprechend vorbehandelt werden, so beispielsweise auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Hierbei fallen nicht nur große Mengen an Metallabfall, wie Häcksel, Drahtfilamente, etc., an. Auch müssen die hergestellten Schlauch- und Mattenabschnitte üblicherweise von Hand von Resten, wie Häcksel und Drahtfilamenten befreit werden, welche sich beim Abtrennen vom Endlosmaterial in den Schlauch- und Mattenabschnitten verhakt haben. Ferner besteht auch das Problem, dass eine definierte Vorgabe des Gewichtes des fertigen Drahtformkörpers kaum möglich ist. So können beispielsweise gestrickte Drahtschläuche beim Abtrennen nie so genau vom Endlosschlauch abgeschnitten werden, dass der entstehende Schlauchabschnitt ein eng toleriertes Gewicht aufweist, da nicht kontrolliert werden kann, an welcher Stelle Maschen des Endlosschlauches durchtrennt werden oder nicht.
  • Darüber hinaus muss das Drahtmaterial üblicherweise vor dem Stricken, Weben oder Wirken eingeölt werden, damit der Strick-, Web- bzw. Wirkprozess reibungsfrei ablaufen kann.
  • Die so vorbereiteten Vorprodukte werden dann in die Umformeinrichtung eingesetzt und in die gewünschten Drahtformkörper umgeformt.
  • Die oben gegebenen Erläuterungen zeigen bereits die Komplexität bei der Herstellung von Drahtformkörpern.
  • Aus der JP S63 93440 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die JP H09 276966 A und die JP H02 253060 A offenbaren ähnliche Verfahren zum Formen eines Drahtformkörpers.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers anzugeben, durch dessen Einsatz ein Drahtformkörper mit Gewichtsersparnis herstellbar ist, der einerseits dieselben physikalischen Eigenschaften aufweist wie herkömmlich hergestellte Drahtformkörper, dessen Herstellung jedoch verglichen mit dem Stand der Technik deutlich vereinfacht ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
  • Es entfällt die Herstellung eines Vorproduktes, welches in einem separaten Herstellungsprozess vor dem eigentlichen Umformvorgang des Drahtformkörpers vorgefertigt werden muss. Es wird vielmehr ein herkömmlicher Draht zunächst in Form einer spiralförmigen Helixstruktur vorgeformt, wobei unter dem Begriff "spiralförmige Helixstruktur" in der vorliegenden Anmeldung eine ein- oder mehrgängige zylindrischer Spirale oder Wendel verstanden wird. Dieser spiralförmig vorgeformte Draht wird anschließend unmittelbar in die Umformeinrichtung eingelegt, wobei der vorgeformte Draht erst in der Umformeinrichtung das Vorprodukt bildet. Nach Abtrennen des Drahtes wird mit Hilfe der Umformeinrichtung schließlich der als Vorprodukt in der Umformeinrichtung eingelegte Drahtabschnitt in den Drahtformkörper umgeformt. Dabei ist zu bemerken, dass der Draht entweder während des Einlegens in die Umformeinrichtung abgetrennt wird, oder vor dem Einlegen in die Umformeinrichtung bereits abgetrennt worden ist und als Drahtabschnitt in die Umformeinrichtung eingelegt wird.
  • Während des Umformens werden benachbart angeordnete spiralförmige Abschnitte des Drahtes miteinander in Eingriff gebracht und so miteinander plastisch verformt, dass nach dem Umformen eine definierte aber für Flüssigkeiten und Gase durchlässige Drahtstruktur erhalten bleibt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren entfallen eine Vielzahl von vorgeordneten Herstellungsschritten, die bei herkömmlichen Herstellungsverfahren bisher üblich waren, so das Vorbereiten der Drähte vor dem Stricken. Weben oder Wirken, das Stricken, Weben oder Wirken der Drähte in Endloszwischenprodukte sowie das Abtrennen einzelner Abschnitte von den Endloszwischenprodukten oder das Enthäckseln und Reinigen der zuvor aus dem Endloszwischenprodukt abgetrennten Schlauch- und Mattenabschnitte.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung.
  • Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Draht derart in die Umformeinrichtung eingelegt, dass der Draht über seine Länge betrachtet eine fortwährende Änderung in seiner räumlichen Orientierung erfährt. Hierdurch wird bereits bei der Bildung des Vorproduktes erreicht, dass einzelne Abschnitte des spiralförmig vorgeformten Drahtes miteinander in Eingriff kommen und so beim späteren Umformen der Vorform in den Drahtformkörper eine besonders gleichmäßige Drahtstruktur im gesamten Drahtformkörper entsteht.
  • Damit der Drahtformkörper ein vorbestimmtes Gesamtgewicht erhält, wird ferner vorgeschlagen, den in die Umformeinrichtung zuzuführenden Draht bei Erreichen einer vorbestimmten Länge abzutrennen. Da sowohl die Dichte des Drahtmaterials als auch dessen Querschnittsabmessungen bekannt sind, kann durch einfache Berechnung die Länge des zu verarbeitenden Drahtes und das endgültige Gesamtgewicht des fertigen Drahtformkörpers sehr genau vorgegeben und bestimmt werden.
  • Vorzugsweise wird der Draht kreisförmig um einen imaginären Mittelpunkt in die Negativform der Umformeinrichtung eingelegt, wobei beim Einlegen des Drahtes auch der Abstand zum imaginären Mittelpunkt variiert werden kann.
  • Des Weiteren wird bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens vorgeschlagen, mehrere Drähte zu verarbeiten, welche vor dem Umformen in die spiralförmige Helixstruktur zu einer Litze verdreht worden sind. Hierdurch lassen sich auch sehr feine Drähte verarbeiten, die insbesondere im Hinblick auf eine gezielte Einstellung des Gesamtgewichts des fertigen Drahtformkörpers vorteilhafterweise eingesetzt werden.
  • Um nach dem Ausformen des Drahtformkörpers zu gewährleisten, dass sich die Drahtstrukturen des Drahtformkörpers an der Außenoberfläche des Drahtformkörpers lösen, wird ferner vorgeschlagen, Abschnitte der Außenoberfläche des umgeformten Drahtformkörpers durch Fügen fest miteinander zu verbinden.
  • Besonders von Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendung eines Drahtes mit quadratischem Querschnitt. Gerade durch die Tatsache, dass der Draht im vorliegenden Verfahren weder gestrickt, gewebt noch gewirkt werden muss, macht die Verwendung von Drähten mit eckigem Querschnitt auf sehr einfache Weise möglich.
  • Die Verwendung eines Draht für den Drahtformkörper, der eine über seine Länge betrachtet gleichbleibende mehreckige Querschnittsform aufweist, anstelle einen Draht einzusetzen, dessen Querschnittsform rund ist, hat verschiedene Vorteile.
  • So hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung eines im Querschnitt mehreckigen Drahtes der im Drahtformkörper aufgrund seiner zuvor erfolgten spiralförmigen Vorverformung seine räumliche Orientierung über die Länge betrachtet fortwährend ändert, im Drahtformkörper gezielt laminare und turbulente Strömungen erzeugt werden können, die das Strömungsverhalten gezielt beeinflussen. Die turbulenten Strömungen führen wiederum zu einer deutlichen Erhöhung des Strömungswider-Standes des Drahtformkörpers verglichen mit Drahtformkörpern, die aus Drähten mit runden Querschnittsformen gefertigt sind.
  • Um das gleiche Strömungsverhalten, insbesondere einen nahezu identischen Strömungswiderstand im erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörper realisieren zu können, kann aufgrund des an sich ungünstigen Strömungsverhaltens der Drähte mit eckigem Querschnitt die Länge an notwendigem Draht verglichen mit herkömmlichen Drahtformkörpern aus Drähten mit rundem Querschnitt vermindert werden, während dennoch ein annähernd gleichbleibender Strömungswiderstand beibehalten werden kann.
  • Die Tatsache, dass bei dem erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörper eine kürzere Drahtlänge verwendet werden kann, führt wiederum zu einer Reduzierung des Gewichtes des erfindungsgemäßen Drahtformkörpers verglichen mit dem Gewicht eines herkömmlichen Drahtformkörpers aus Drähten mit rundem Querschnitt.
  • Wird beispielsweise als Referenz ein Drahtformkörper herangezogen, der aus einem runden Draht mit einem Drahtdurchmesser von einem Millimeter und einer Länge von 1000 mm gefertigt ist, benötigt man für einen erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörper bei Verwendung beispielsweise eines im Querschnitt quadratischen Drahtes mit einer Kantenlänge von jeweils 0,89 mm nur eine Länge von 678 mm, wodurch sich eine Gewichtsersparnis von annähernd 32% ergibt. Bei einem im Querschnitt quadratischen Draht mit einer Kantenlänge von jeweils 0,6 mm und einer Länge von 1000 mm ergibt sich eine Gewichtsersparnis von annähernd 55% bei annähernd gleichem Strömungswiderstand.
  • Bei Verwendung eines im Querschnitt mehreckigen Drahtes für die Herstellung des Drahtformkörpers ist es möglich, bei gleichbleibendem Strömungsverhalten deutlich Material einzusparen. Auch ist es möglich, durch gezielte Auswahl der Querschnittsformen und Drahtlängen das Strömungsverhalten und auch das Wärmeübertragungsverhalten gezielt zu beeinflussen und einzustellen.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Draht verwendet, der eine quadratische Querschnittsform aufweist, da diese Querschnittsform einfach durch Ziehen des Drahtes gefertigt werden kann.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Anordnung, die eine Drahtzuführung, eine Einrichtung zum Umformen eines von der Drahtzuführung zugeführten Drahtes in eine spiralförmige Helixstruktur sowie eine Umformeinrichtung aufweist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen vorzugsweise unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Umformen hergestellten, von einem Massenstrom zu durchströmenden Drahtformkörper aus mindestens einem Draht.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Fig. 2a bis c
    eine schematische Seitenansicht der in der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Umformeinrichtung in unterschiedlichen Betriebsstellungen; und
    Fig. 3
    eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörpers.
  • In Fig. 1 ist in schematischer Seitenansicht eine Anordnung 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Anordnung 10 weist eine Drahtzuführung 12, eine Einrichtung 14 zum Umformen eines von der Drahtzuführung 12 zugeführten Drahtes 16 in eine spiralförmige Helixstruktur sowie eine Umformeinrichtung 18 auf.
  • Die Umformeinrichtung 18 ist aus einem Gehäuse 20 gebildet, an dessen unterem Ende ein unterer Stempel 22 vorgesehen ist. Das Gehäuse 20 hat einen zylinderförmigen Umformraum 24, in dem konzentrisch ein sich vom unteren Stempel 22 aus dem Gehäuse 20 erstreckendes Stützelement 26 befestigt ist. Das Stützelement 26 ist in Form eines Zylinders mit abgerundetem Ende ausgebildet. In das Gehäuse 20 ist ein oberer Stempel 28 absenkbar, der eine sich durch den oberen Stempel 28 erstreckende Durchgangsbohrung 30 aufweist. Die Durchgangsbohrung 30 ist so bemessen, dass das Stützelement 26 beim Absenken des oberen Stempels 28 in das Gehäuse 20 durch die Durchgangsbohrung 30 leichtgängig gleiten kann.
  • Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst Draht 16 von der Drahtzuführung 12, beispielsweise einer motorisch angetriebenen Drahtrolle, der Einrichtung 14 zugeführt. In der Einrichtung 14 wird der zugeführte längliche Draht 16 zu einer spiralförmigen Helixstruktur umgeformt. Der so spiralförmig vorgeformte Draht 16 wird kreisförmig um das Stützelement 26 mit Hilfe einer nicht dargestellten Führung in den Umformraum 24 eingelegt. Sobald eine ausreichende Länge Draht 16 in den Umformraum 24 eingelegt ist, wird der Draht 16 unter Berücksichtigung des noch verbleibenden Restes zwischen der Einrichtung 14 und dem Umformraum 24 von der Einrichtung 14 vom weiter zugeführten Draht 16 abgetrennt und die Draht-Zuführung 12 angehalten. Der so in dem Umformraum 24 angeordnete Draht 16 bildet ein Vorprodukt 32, dessen Weiterverarbeitung nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 a bis c beschrieben wird.
  • In den Fig. 2 a bis c ist die Umformeinrichtung 18 in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen gezeigt.
  • In der ersten Betriebsstellung die in Fig. 2 a gezeigt ist, ist der obere Stempel 28 soweit abgesenkt, dass er mit dem im Umformraum 24 angeordneten Vorprodukt 32 in Berührung steht.
  • Im nächsten Schritt, der in Fig. 2 b gezeigt ist, wird der obere Stempel 28 abgesenkt und das Vorprodukt 32 verdichtet und plastisch umgeformt.
  • Nachdem der obere Stempel 28 in eine vorbestimmte Verdichtungsstellung abgesenkt ist, wie sie in Fig. 2 c gezeigt ist, wird der obere Stempel 28 angehalten. In
    dieser Stellung wurde das Vorprodukt 32 so weit komprimiert und plastisch verformt, dass eine weitere Verformung des Materials nicht mehr notwendig ist. Aus dem Vorprodukt 32 ist nun der endgültige Drahtformkörper 34 ausgebildet.
  • Sobald der fertige Drahtformkörper 34 ausgeformt ist, wird der obere Stempel 28 wieder in seine Ausgangsposition verfahren, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und der fertige Drahtformkörper 34 aus dem Umformraum 24 entnommen. Die Anordnung 10 steht nun wieder für die Durchführung des Verfahrens zur Verfügung.
  • In Fig. 3 ist in Seitenansicht ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Drahtformkörper 34 gezeigt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Drahtformkörper 34 weist der Draht 16, der vor dem Umformen lediglich in eine spiralförmige Helixstruktur vorgeformt worden war, über seine Länge betrachtet eine fortwährende Änderung in seiner räumlichen Orientierung auf, wobei zueinander benachbart angeordnete spiralförmige Abschnitte des Draht 16 miteinander in Eingriff stehen. Der so ausgeformte Drahtformkörper 34 kann nun noch zusätzlich durch Schweißpunkte oder Schweißnähte an der Außenoberfläche zusätzlich in seiner Form gesichert werden.
  • Wie nachfolgend erläutert wird, lässt sich durch Verwendung eines Drahtes 16 mit quadratischer Querschnittsform sehr gezielt Gewicht einsparen. Ferner lässt sich ein Draht 16 mit mehreckigem Querschnitt sehr gut und störungsfrei mit der zuvor beschriebenen Anordnung gut verarbeiten.
  • Die Gewichtsersparnis kann bei einem erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörper 34 verglichen mit einem Drahtformkörper, der aus einem Draht mit rundem Querschnitt gefertigt ist, in einem Bereich von 25 bis 60% liegen.
  • Dies lässt sich an Hand zweier Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörpers im Vergleich zu einem herkömmlichen Drahtformkörper gut erklären.
  • In der nachfolgenden Tabelle sind unterschiedliche Daten eines herkömmlichen Drahtformkörpers, der aus einem Draht mit rundem Querschnitt gefertigt ist, im Vergleich zu zwei Ausführungsbeispielen gezeigt, bei denen jeweils ein Draht 16 mit quadratischem Querschnitt Verwendung findet:
    Herkömmlicher Drahtformkörper Erstes Ausführungsbeispiel Zweites Ausführungsbeispiel
    d 1,00 mm a 0,89 mm a 0,60
    l 1000 mm l 678 mm l 1000 mm
    Ap 0,79 mm2 Ap 0,79 mm2 Ap 0,36 mm2
    Cw 1,20 Cw 2,00 Cw 2,00
    Material 100,00 % Material 67,92 % Material 45,854 %
    ΔPStröm 100,00 % ΔPStröm 100,23 % ΔPStröm 100,00 %
    ΔEWärme 100,00 % ΔEWärme 76,57 % ΔEWärme 76,39 %
  • In der Tabelle stehen die Abkürzungen für folgende Größen:
    • d
    Durchmesser des runden Drahtes
    a
    Kantenlänge des im Querschnitt quadratischen Drahtes
    l
    Länge des für den Drahtformkörper verwendeten Drahtes
    Ap
    Querschnittsfläche
    Cw
    Widerstandsbeiwert
    Material
    Materialgewicht bezogen auf 100 %
    ΔPStröm
    Strömungswiderstand bezogen auf 100%
    ΔEWärme
    Aufgenommene und abgeführte Wärmemenge bezogen auf 100%
  • Der als Referenz herangezogene Drahtformkörper ist aus einem Draht mit rundem Querschnitt gefertigt. Der Draht hat einen Durchmesser d von 1,00 mm und eine Länge 1 von 1000 mm. Hieraus ergibt sich eine umströmte Querschnittsfläche Ap von 0.79 mm2 bei einem Widerstandsbeiwert Cw von 1,2.
  • Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der erfindungsgemäß hergestellte Drahtformkörper 34 aus einem Draht 16 mit quadratischem Querschnitt gefertigt. Der Drahtquerschnitt hat eine Kantenlänge a von 0,79 mm, so dass sich gleichfalls eine Querschnittsfläche Ap von 0,79 mm2 ergibt.
  • Aufgrund des höheren Widerstandsbeiwertes Cw von 2,0 ergibt sich bei einem annähernd gleichbleibenden Strömungswiderstand von 100,27 % bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper eine notwendige Länge 1 für den Draht 16 von lediglich 678 mm, so dass, gleichfalls bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper nur 67,92 % Material verwendet werden müssen, wodurch sich eine Materialersparnis von 32,08 % ergibt. Lediglich die von dem Drahtformkörper 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgenommene Wärmemenge ΔEWärme liegt bei lediglich 76,57 % bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper.
  • Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Drahtformkörper 34 gleichfalls aus einem Draht 16 mit quadratischem Querschnitt gefertigt. Der Drahtquerschnitt hat hier allerdings eine Kantenlänge a von lediglich 0,60 mm, so dass sich nur eine Querschnittsfläche Ap von 0,36 mm2 ergibt.
  • Aufgrund des höheren Widerstandsbeiwertes Cw von 2,0 ergibt sich jedoch auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Strömungswiderstand von 100,00 % bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper, wobei die notwendige Länge 1 für den Draht 16 der Länge des Drahtes des Referenz-Drahtformkörpers entspricht, nämlich 1000 mm. Hierdurch ergibt sich bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper lediglich ein Materialeinsatz von 45,84 %, so dass eine Materialersparnis von 54,16 % erreicht wird. Lediglich die von dem Drahtformkörper 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufgenommene Wärmemenge ΔEWärme liegt bei nur 76,39 % bezogen auf den Referenz-Drahtformkörper.
  • Soll nun ein höherer Strömungswiderstand oder auch eine höhere Wärmemenge von dem Drahtformkörper 34 aufgenommen werden, muss lediglich die Länge des für den Drahtformkörper 34 verwendeten Drahtes 16 oder dessen Querschnittsabmessungen entsprechend angepasst werden.
  • Wie der Tabelle eindrucksvoll zu entnehmen ist, kann durch vergleichsweise einfache Maßnahmen, wie einer Änderung der Querschnittsabmessungen oder einer Änderung der Drahtlänge sehr gezielt der Strömungswiderstand und die abzuführende Wärmemenge bei dem erfindungsgemäß hergestellten Drahtformkörper 34 eingestellt werden, wenn als Ausgangsmaterial ein Draht 16 mit eckigem Querschnitt verwendet wird.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers (34) aus mindestens einem Draht (16), bei dem der längliche Draht zunächst in Form einer spiralförmigen Helixstruktur vorgeformt, der spiralförmig vorgeformte Draht anschließend in eine Umformeinrichtung (14) zur Bildung eines Vorproduktes eingelegt und das Vorprodukt mit Hilfe der Umformeinrichtung (14) zu dem Drahtformkörper umgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Draht (16) verwendet wird, der eine über seine Länge betrachtet gleichbleibende quadratische Querschnittsform aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Draht (16) derart in die Umformeinrichtung (14) eingelegt wird, dass der Draht über seine Länge betrachtet eine fortwährende Änderung in seiner räumlichen Orientierung erfährt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. bei dem der in die Umformeinrichtung (14) zugeführte Draht bei Erreichen einer vorbestimmten Länge abgetrennt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der spiralförmig vorgeformte Draht (16) kreisförmig in einen Umformraum der Umformeinrichtung (14) um einen imaginären Mittelpunkt herum eingelegt wird, wobei der radiale Abstand der Drahtzuführung zum imaginären Mittelpunkt vorzugsweise verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Drähte miteinander zu einer Litze verdreht werden, bevor die Drähte gemeinsam spiralförmig umgeformt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Abschnitte der Außenoberfläche des umgeformten Drahtformkörpers (34) durch Fügen fest miteinander verbunden werden.
  7. Durch Umformen hergestellter, von einem Massenstrom zu durchströmender Drahtformkörper aus mindestens einem Draht,
    wobei der Draht (16) vor dem Umformen lediglich in eine spiralförmige Helixstruktur vorgeformt worden ist und über seine Länge betrachtet eine fortwährende Änderung in seiner räumlichen Orientierung aufweist, wobei nach dem Umformen zueinander benachbart angeordnete spiralförmige Abschnitte des Draht (16) miteinander in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (16) eine über seine Länge betrachtet gleichbleibende quadratische Querschnittsform aufweist.
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