WO1994025815A1 - Hohlkammerprofil aus metall - Google Patents
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- F28F2255/16—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes extruded
Definitions
- the invention relates to a hollow chamber profile made of metal, in particular for heat exchangers, consisting of an extruded flat tube profile with two parallel broad sides and curved or flat narrow sides, wherein in the interior of the flat tube profile extending from broad side to broad side, several continuous channels forming webs and between them parallel extending wave-shaped web projections are arranged.
- the invention has for its object to form a hollow chamber profile such that its wavy profile of the web approaches with simpler Means can be achieved and the outer surface of the broad sides can remain flat.
- the particularly advantageous design of a hollow profile for heat exchangers is sought, but is not limited to this.
- This arrangement according to the invention differs from the prior art according to DE-PS 36 15 300 initially in that the object according to the invention can be manufactured in one step.
- the wavy profile of the web attachments is not created afterwards, but during extrusion.
- more extrusion material is offered for the web approach that is to be profiled in a wave shape than for another web approach that is not to be profiled in a wave shape.
- This increased supply of the material to be pressed leads to a compression of the material and accordingly to an arbitrary deformation of the web approach to be pressed.
- By adapting the amount of material used for pressing to the cross section of the extruded web approach it is possible to convert the wavy profile of the web approach to be formed into a predetermined geometric shape.
- claim 2 of the invention comprises an independent inventive concept.
- This object is based on GB-A-21 59 265, according to which cooling tubes with two narrow and broad sides are known, in which smooth channels for the passage of a medium are formed by webs extending from broad side to broad side, with on the broad sides in Area of the smooth channels are opposite nubs attached, which narrow the channels in this area.
- These cooling tubes have no half-ridges.
- the object of the invention with respect to claim 2 is to design the known flat tube profiles and to simplify their manufacture in such a way that the flat tube profiles can be produced in one operation ready for assembly and achieve a more pronounced swirling of the medium flowing through the flat tube profiles can be.
- the wave shape of the webs is formed in the extrusion by increased compression of the profile material while maintaining smooth outer surfaces of the broad sides.
- the flat profile is penetrated by webs which connect the broad sides of the flat profile to one another and thereby form continuous hollow chambers.
- some, preferably half, of the webs are deformed in a wave shape. This deformation also takes place in the course of extruding the flat tube profile.
- the maximum of the wave-shaped bulge is located halfway up the webs in the sense of the invention.
- the bulge of the web attachments or the webs does not extend to the foot of the web attachments or webs, but merges into a straight line at the foot ends.
- wavy lines of the web heads from the web approaches or web centers of the webs on the one hand and straight web lines of the foot ends of on the other hand become in the flow direction Bar approaches and bars achieved.
- the flat tube profiles according to the invention can be used in a variety of ways.
- the invention is in no way limited to the use of flat tube profiles for heat exchangers, but also includes their use in other technical fields, e.g. B. fluid technology, construction technology and the like.
- FIG. 1 a cross section through a flat tube profile with continuous webs and web approaches located between them,
- Figure 2 is a perspective view of the
- FIG. 3 a cross section through a flat tube profile with continuous webs, some of which are profiled in a wave shape
- Figure 4 a partial cross section (in enlarged
- Figure 5 a cross section (in enlarged
- FIG. 1 shows a flat tube profile (1) with mutually parallel broad sides (2,3), the Narrow sides (4, 5) can be curved (as shown) or can be flat. Between the inner surfaces of the broad sides (2, 3) there are webs (6) and web extensions (7) in the interior (19) which alternate with one another.
- the web extensions (7) have wavy profiles (8).
- Continuous channels (20) are formed between the webs (6) and web extensions (7), through which a gaseous or liquid medium can flow.
- these wavy profiles (8) are designed in such a way that their bulging is maximal in the area of the web attachment ends (9) and minimal in the area of the web foot (10).
- the webs (6) remain undeformed.
- This design of the web extensions (7) ensures that the medium flowing through the channels (20) is swirled, which leads to improved heat transfer from the webs (6) or from the web extensions (7) to the broad sides (2, 3 ) or narrow sides (4,5).
- the profiles (8) of the web extensions (7) are produced during the extrusion of the flat tube profile (1), which therefore preferably consists of aluminum or aluminum alloy.
- This extrusion initially has the consequence that the surface (11) of the broad sides (3, 4) remains smooth, that is to say it is not broken through.
- the wavy profiling (8) of the web attachments (7) is carried out by extrusion-related measures. These are well known to the extrusion specialist. It should only be pointed out that the material available for pressing the corrugated web extensions (7) is larger than that Material offer for pressing smooth web approaches is. This increased material supply leads to a compression of the material in the area of the die outlets for those web extensions (7) which are to be deformed. The material emerging from the die does not find a proper drain in the area of the web extensions (7) and therefore automatically leads to a wavy profile (8) of the web extensions (7).
- the wavy profile (8) is bulged to the maximum in the region of the free ends of the web extensions (7) (14).
- the bulge (14) merges into a rectilinearly profiled web shoulder (7), but this is only one exemplary embodiment of the invention.
- the flat tube profile (l 1 ) is penetrated by webs (6) which connect the broad sides ( 2 , 3) to one another. Some of the webs (6) are smooth, other webs (12) are deformed. It is advisable to alternate the smooth-line webs (6) and the deformed webs (12). In all cases, continuous channels (20) are formed.
- the maximum bulge (14) of the individual web (12) is approximately in the middle between the broad sides (2, 3).
- the bulge (14) merges at (15) into a straight web foot.
- the smooth surfaces of the flat tube profiles according to the invention can be easily soldered to tube sheets and sheet metal fins typical of coolers.
- the fins are normally soldered to the flat tube profiles (1,1 '). Such soldering is normally not guaranteed if the surfaces of the flat tube profiles (1, 1 ') are designed in accordance with the teaching of DE-PS 36 15 300.
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Description
B E S C H R E I B U N G
Hohlkammerprofil aus Metall
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, bestehend aus einem stranggepreßten Flachrohrprofil mit zwei zueinander parallelen Breitseiten und gewölbten oder ebenen Schmalseiten, wobei im Innenraum des Flachrohrprofils von Breitseite zu Breitseite sich erstreckende, mehrere durchlaufende Kanäle bildende Stege und dazwischen parallel sich erstreckende wellenförmig verformte Stegansätze angeordnet sind.
Diese Gestaltung eines Hohlkammerprofils für Wärmetauscher ist aus der DE-PS 36 15 300 bekannt. Dort wird die Verformung der Stegansatze nach dem Strangpressen der Profile durch eine besondere spanlose Verformung der Breitseiten des Profils durchgeführt. Wenn diese punktuelle Verformung an der richtigen Stelle angebracht wird, wirkt sich diese nach innen gehende Verformung in einer Ausbuchtung der Stegansätze aus. Voraussetzung hierfür ist, daß der Ansatzpunkt der Verformung im Randbereich der Stegansätze liegt. Die Folge dieser zusätzlichen Verformung besteht darin, daß die Außenfläche der Breitseiten des Flachrohrprofiles nicht mehr eben sondern vielfältig genarbt ausgebildet ist. Solche Verformungen der Außenfläche der Breitseiten stören nicht nur eine glatte Ausbildung der Außenfläche der Breitseiten, sondern behindern auch das Verbinden der Flachrohrprofile untereinander sowie mit eventuellen Zwischenelementen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlkammerprofil dergestalt auszubilden, daß seine wellenförmige Profilierung der Stegansätze mit einfacheren
Mitteln erzielt werden kann und die Außenfläche der Breitseiten eben verbleiben kann. Es wird zwar die besonders vorteilhafte Ausbildung eines Hohlprofils für Wärmetauscher angestrebt, ohne indes darauf beschränkt zu sein.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß die wellenförmige Profilierung der Stegansätze am freien Stegansatzende eine maximale Ausbauchung aufweist und am Fuß des Stegansatzes weniger ausgeprägt ausgebildet ist und daß die Wellenform der Stegansätze beim Strangpressen durch verstärkte Stauchung des Profilmaterials unter Beibehaltung glatter Außenflächen der Breitseiten gebildet ist.
Diese erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich vom Stand der Technik gemäß DE-PS 36 15 300 zunächst dadurch, daß der erfindungsgemäße Gegenstand einstufig hergestellt werden kann. Die wellenförmige Profilierung der Stegansätze wird nämlich nicht nachträglich, sondern beim Strangpressen erzeugt. Hierfür wird für denjenigen Stegansatz, der wellenförmig profiliert werden soll, mehr Strangpreßmaterial angeboten als für einen anderen Stegansatz, der nicht wellenförmig profiliert werden soll. Dieses vermehrte Angebot des zu verpressenden Materials führt zu einer Stauchung des Materials und demgemäß zu einer willkürlichen Verformung des zu verpressenden Stegansatzes. Indem man die Menge des zum Verpressen herangeführten Materials auf den Querschnitt des strangepreßten Stegansatzes anpaßt, gelingt es, die wellenförmige Profilierung des zu bildenden Stegansatzes in eine vorgegebene geometrische Form zu überführen. Dieses Verhältnis zu bestimmen ist dem Fachmann der Strangpreßtechnik geläufig.
Für dieses Verfahren sind Leichtmetalle, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, besonders geeignet. Die Erfindung umfaßt aber auch die Anwendung anderer Metalle, soweit sie sich beim Strangpressen ähnlich wie Leichtmetall verhalten. Sogar die Anwendung auf strangpreßfähigen Kunststoff ist mit der Erfindung möglich.
Der Gegenstand des Anspruches 2 der Erfindung umfaßt einen selbständigen Erfindungsgedanken. Dieser Gegenstand geht von der GB-A-21 59 265 aus, wonach Kühlrohre mit zwei Schmal- und Breitseiten bekannt sind, bei denen durch sich von Breitseite zu Breitseite erstreckende Stege glatte Kanäle für den Durchtritt eines Mediums ausgebildet sind, wobei auf den Breitseiten im Bereich der glatten Kanäle einander gegenüberliegend Noppen angebracht sind, die in diesem Bereich die Kanäle verengen. Diese Kühlrohre weisen keine Halbstege auf.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung in bezug auf Anspruch 2 darin, die vorbekannten Flachrohrprofile dahingehend auszubilden und in ihrer Herstellung zu vereinfachen, daß die Flachrohrprofile in einem Arbeitsgang montagefähig hergestellt werden können und eine ausgeprägtere Durchwirbelung des die Flachrohrprofile durchströmenden Mediums erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird im Sinne der Erfindung dadurch gelöst, daß einige der Stege, vorzugsweise jeder zweite Steg, mit einer wellenförmigen Profilierung versehen sind, die im mittleren Stegbereich eine maximale Ausbauchung aufweisen und am Fuß des Steges weniger ausgeprägt ausgebildet sind, wobei die Wellenform der Stege beim Strangpressen durch verstärkte Stauchung des Profilmaterials unter Beibehaltung glatter Außenflächen der Breitseiten gebildet ist.
Bei diesem selbständigen Gegenstand der Erfindung wird das Flachprofil von Stegen durchsetzt, welche die Breitseiten des Flachprofils untereinander verbinden und dadurch durchlaufende Hohlkammern bilden. Um die Durchmischung des durch die Flachrohrprofile geführten Mediums zu erhöhen, sind einige, vorzugsweise die Hälfte der Stege wellenförmig verformt. Diese Verformung erfolgt ebenfalls im Zuge des Strangpressens des Flachrohrprofiles. Auch in diesem Fall wird der Matrize des Strangpreßprofilwerkzeuges mehr Material zugeführt als für die Bildung eines ebenen Profilsteges erforderlich ist. Dieses Mehrangebot an Material führt zu einer Stauchung des im Fließzustand befindlichen Materials, was automatisch eine wellenförmige Profilierung des zu bildenden Steges zur Folge hat.
Mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5 wird das Ziel verfolgt, die Ausbauchung der Stegansätze oder der Stege gerade dort maximal vorzusehen, wo eine erhöhte Turbulenz erreicht werden soll. Im Falle der Bildung von Stegansätzen ist dieser Ort am günstigsten im Bereich der Stegansatzenden gewählt.
Wenn das Flachrohrprofil jedoch von durchgehenden Stegen durchsetzt ist, befindet sich im Sinne der Erfindung das Maximum der wellenförmigen Ausbauchung auf halber Höhe der Stege.
In beiden Fällen erstreckt sich die Ausbauchung der Stegansätze bzw. der Stege nicht bis zum Fuß der Stegansätze bzw. der Stege, sondern geht an den Fußenden in eine gerade Linie über. Hierdurch werden in Fließrichtung einerseits gewellte Linien der Stegköpfe von den Stegansätzen bzw. Stegmitten von den Stegen und andererseits gerade Steglinien der Fußenden von
Stegansätzen und Stegen erzielt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die erfindungsgemäßen Flachrohrprofile vielfältig eingesetzt werden können. Die Erfindung ist keineswegs auf die Anwendung der Flachrohrprofile für Wärmetauscher beschränkt, sondern umfaßt deren Einsatz auch auf anderen technischen Sachgebieten, z. B. Strömungstechnik, Bautechnik und dergleichen.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 : einen Querschnitt durch ein Flachrohrprofil mit durchgehenden Stegen und dazwischen befindlichen Stegansätzen,
Figur 2 : eine perspektivische Ansicht des
Flachrohrprofiles (1) ,
Figur 3 : einen Querschnitt durch ein Flachrohrprofil mit durchgehenden Stegen, von denen einige wellenförmig profiliert sind,
Figur 4 : einen Teilquerschnitt (in vergrößerter
Darstellung) eines verformten Stegansatzes gemäß Figur 1 und
Figur 5 : einen Querschnitt (in vergrößerter
Darstellung) durch einen verformten Steg gemäß Figur 3.
Der Gegenstand der Figur 1 zeigt ein Flachrohrprofil (1) mit zueinander parallelen Breitseiten (2,3), deren
Schmalseiten (4,5) gewölbt (wie dargestellt) oder eben ausgebildet sein können. Zwischen den Innenflächen der Breitseiten (2,3) erstrecken sich im Innenraum (19) Stege (6) sowie Stegansätze (7) , die einander abwechseln. Die Stegansätze (7) weisen wellenförmige Profilierungen (8) auf.
Zwischen den Stegen (6) und Stegansätzen (7) werden durchlaufende Kanäle (20) gebildet, durch welche ein gasförmiges oder flüssiges Medium strömen kann.
Beim Gegenstand der Erfindung sind nun diese wellenförmigen Profilierungen (8) so ausgebildet, daß ihre Ausbauchung im Bereich der Stegansatzenden (9) maximal und im Bereich des Stegfußes (10) minimal ist. Die Stege (6) bleiben hingegen unverformt.
Durch diese Ausbildung der Stegansätze (7) wird erreicht, daß eine Durchwirbelung der die Kanäle (20) durchfließenden Mediums erfolgt, was zu einem verbesserten Wärmeübergang von den Stegen (6) bzw. von den Stegansätzen (7) auf die Breitseiten (2,3) bzw. Schmalseiten (4,5) führt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik (DE-PS 36 15 300) werden die Profilierungen (8) der Stegansätze (7) beim Strangpressen des Flachrohrprofils (1) erzeugt, welches deswegen bevorzugt aus Aluminium oder Aluminiumlegierung besteht. Dieses Strangpressen hat zunächst zur Folge, daß die Oberfläche (11) der Breitseiten (3,4) glatt bleibt, also nicht durchbrochen wird. Die wellenförmige Profilierung (8) der Stegansätze (7) erfolgt durch strangpreßtechnische Maßnahmen. Diese sind dem Strangpreß-Fachmann durchaus geläufig. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß das Materialangebot zum Verpressen der verwellten Stegansätze (7) größer als das
Materialangebot zum Pressen glatter Stegansätze ist. Dieses vermehrte Materialangebot führt zu einer Stauchung des Materials im Bereich der Matrizenausgänge für diejenigen Stegansätze (7), die verformt werden sollen. Das aus der Matrize austretende Material findet keinen ordnungsgemäßen Abfluß im Bereich der Stegansatze (7) und führt daher automatisch zu einer wellenförmigen Profilierung (8) der Stegansätze (7) .
Im Beispiel der Figur 2 ist in perspektivischer Ansicht, teilweise aufgetrennt, die Lage der durchgehenden unverformten Stege (6) und der verformten Stegansätze (7) dargestellt.
Wie im besonderen die Figur 4 ausweist, ist die wellenförmige Profilierung (8) im Bereich der freien Enden der Stegansätze (7) maximal ausgebuchtet (14). Die Ausbuchtung (14) geht in einen geradlinig profilierten Stegansatz (7) über, was aber nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Beim Gegenstand der Figur (3) , der selbständigen Erfindungscharakter besitzt, wird das Flachrohrprofil (l1) durchweg von Stegen (6) durchsetzt, welche die Breitseiten (2,3) miteinander verbinden. Einige der Stege (6) sind glattlinig, andere Stege (12) sind verformt. Es empfiehlt sich, die glattlinigen Stege (6) und die verformten Stege (12) einander abzuwechseln. In allen Fällen werden durchgehende Kanäle (20) gebildet.
Wie die Figur 5 im Teilquerschnitt zeigt, befindet sich die maximale Ausbauchung (14) des einzelnen Steges (12) etwa in der Mitte zwischen den Breitseiten (2,3). Die Ausbuchtung (14) geht jeweils bei (15) in einen geradlinigen Stegfuß über.
Die glatten Oberflächen der erfindungsgemäßen Flachrohrprofile können problemlos mit kühlertypischen Rohrböden und Blechlamellen verlötet werden. Die Lamellen werden normalerweise an die Flachrohrprofile (1,1') angelötet. Eine solche Anlötung ist normalerweise nicht gewährleistet, wenn die Oberflächen der Flachrohrprofile (1,1') entsprechend der Lehre der DE-PS 36 15 300 ausgebildet sind.
S T Ü C K L I S T E
Flachrohrprofil Flachrohrprofil Breitseite Breitseite Schmalseite Schmalseite Steg Stegansatz wellenförmige Profilierung Stegansatzende Stegfuß glatte Oberfläche verformter Steg halbe Höhe des Stegansatzes maximale Ausbauchung Verformungsübergang
Innenraum Kanal
Claims
1.) Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für
Wärmetauscher, bestehend aus einem stranggepreßten Flachrohrprofil (1) mit zwei zueinander parallelen Breitseiten (2,3) und gewölbten oder ebenen Schmalseiten (4,5) wobei im Innenraum (19) des Flachrohrprofils (1) von Breitseite (2) zu Breitseite (3) sich erstreckende, mehrere durchlaufende Kanäle (20) bildende Stege (6) und dazwischen parallel sich erstreckende wellenförmig verformte (8) Stegansätze (7) angeordnet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wellenförmige Profilierung (8) der Stegansätze (7) am freien Stegansatzende (9) eine maximale Ausbauchung (14) aufweist und am Fuß (10) des Stegansatzes (7) geradlinig ausgebildet ist und daß die Wellenform der Stegansätze (7) beim Strangpressen durch verstärkte Stauchung des Profilmaterials unter Beibehaltung glatter Außenflächen (11) der Breitseiten (2,3) gebildet ist.
2. ) Hohlkammerprofil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für Wärmetauscher,bestehend aus einem stranggepreßten Flachrohrprofil mit zwei zueinander parallelen Breitseiten (2,3) und gewölbten oder ebenen Schmalseiten (4,5), wobei im Innenraum (19) des Flachrohrprofils (1) von Breitseite (2) zu Breitseite (3) sich erstreckende, mehrere durchlaufende Kanäle (20) bildende Stege (6) angeordnet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß einige der Stege (12), vorzugsweise jeder zweite Steg, mit einer wellenförmigen Profilierung (8) versehen sind, die im mittleren Stegbereich (13) eine maximale Ausbauchung (14) aufweisen und am Fuß (10) des Steges geradlinig ausgebildet sind, und daß die Wellenform der Stege (12) beim Strangpressen durch verstärkte Stauchung des Profilmaterials unter Beibehaltung glatter Außenflächen (11) der Breitseiten (2,3) gebildet ist.
3. ) Profil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausbauchung (14) der Stegansätze (7) in einen unverformten Bereich der Stegansätze (7) übergeht.
4.) Profil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß neben den Stegansätzen (7) auch einige oder alle der von Breitseite zu Breitseite sich erstreckenden Stege (6) mit wellenförmigen Profilierungen versehen sind.
5. ) Profil nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausbauchung (14) der von Breitseite (2) zu Breitseite (3) sich erstreckenden Stege (12) in der Stegmitte (13) maximal ausgebildet ist und beidseitig in einen unverformten Stegbereich (10) übergeht.
6. ) Profil nach Anspruch 2 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den gewellten Stegen (12) unverwellte, glatte Stege (6) oder Stegansätze angeordnet sind.
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