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Patent Searching and Data


Title:
HOLLOW CHAMBER PROFILE MADE OF METAL, ESPECIALLY FOR HEAT EXCHANGERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/104735
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hollow chamber profile made of metal, especially for heat exchangers. Said profile is made of an extruded base profile (10) having two broad parallel sides and two narrow sides or is made of a base profile which is a circular tube type or coaxial tube type. At least one channel (11) extends inside said base profile in the longitudinal direction thereof. The hollow profile has improved heat transfer properties on the sides and webs (13) which are deformed perpendicular to the longitudinal direction thereof.

Inventors:
SUCKE NORBERT WILLIAM (DE)
BOYRAZ ISMAIL (DE)
BREINDL REINER (DE)
SCHURF REINHOLD (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/005943
Publication Date:
December 18, 2003
Filing Date:
June 06, 2003
Export Citation:
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Assignee:
ERBSLOEH ALUMINIUM GMBH (DE)
SUCKE NORBERT WILLIAM (DE)
BOYRAZ ISMAIL (DE)
BREINDL REINER (DE)
SCHURF REINHOLD (DE)
International Classes:
F02B29/04; B21C23/00; B21C23/08; B21C25/00; B21C25/08; F28F1/02; F28F1/08; F28F13/12; F28F21/08; (IPC1-7): F28F1/02
Domestic Patent References:
WO1994025815A11994-11-10
Foreign References:
US5557962A1996-09-24
DE1053883B1959-03-26
US1913417A1933-06-13
DE9406559U11994-07-14
DE10049987A12002-04-11
Other References:
DATABASE WPI Section PQ Week 200112, Derwent World Patents Index; Class Q78, AN 2001-111013, XP002261158
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 03 28 April 1995 (1995-04-28)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0144, no. 50 (M - 1030) 27 September 1990 (1990-09-27)
Attorney, Agent or Firm:
Mentzel, Norbert (Wuppertal, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. l.
2. Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, bestehend aus einem stranggepreßten Grundprofil (10) mit zwei zueinander parallelen Breitseiten (16,17) und zwei Schmalseiten (18,19), wobei im Innenraum (23) des Grundprofils (10) sich mindestens ein Kanal (11) in Längsrichtung des Grundprofils (10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseiten (18,19) senkrecht zur Längsausrichtung des Grundprofils (10) verformt sind, wobei sich quer zur Längsausdehnung linksgerichtete Profilierungen (21) und quer zur Längsausdehnung rechtsgerichtete Profi lierungen (22) an beiden Schmalseiten (18, 19) einander abwechseln und die Breite (B) des Grundprofils (10) über die gesamte Längsausdehnung des Grundprofils (10) gleich ist.
3. Hohlkammerprofil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (23) des Grundprofils (10) von Breitseite (16) zu Breitseite (17) sich erstreckende, mehrere Kanäle (11) bildende Stege (13) angeordnet sind und diese Stege (13) senkrecht zur Längsausrichtung des Grundprofils (10) ausgerichtete Profilierungen (21,22) aufweisen, wobei der Abstand (A) zwischen zwei benachbarten Stegen (13) und der Abstand (C) zwischen der Schmalseite (18) und dem ersten Steg (13') sowie der Abstand (D) zwi schen der Schmalseite (19) und dem letzten Steg (13") über die gesamte Längsausdehnung des Grundprofils (10) gleich ist.
4. Hohlkammerprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (21,22) der Schmalseiten (18,19) und der Stege (13) in Längsausdehnung des Grundprofils (10) einen wellenförmigen Verlauf zei gen, so dass das Grundprofils (10) in Längsausrichtung immer den gleichen freien Strömungsquerschnitt aufweist.
5. Hohlkammerprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wel lenförmiger Verlauf für die Schmalseiten (18,19) und die Stege (13) über die gesamte Längsausrichtung des Grundprofils (10) die gleiche Wellenlän ge aufweist.
6. Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, bestehend aus einem stranggepreßten Grundprofil (10) in Rundrohrform oder Koaxial rohrform, wobei im Innenraum (23) des Grundprofils (10) sich mindestens ein Kanal (11) in Längsrichtung des Grundprofils (10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende Seiten des Grundprofils (10) senkrecht zur Längsaus richtung des Grundprofils (10) verformt sind, wobei sich quer zur Längs ausdehnung linksgerichtete Profilierungen (21) und quer zur Längsausdeh nung rechtsgerichtete Profilierungen (22) an den Seiten einander abwech seln und die Breite (B) des Grundprofils (10) über die gesamte Längsaus dehnung des Grundprofils (10) gleich ist.
7. Hohlkammerprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass das Grundprofil (10) aus Aluminium oder einer Aluminium legierung gefertigt ist.
8. Hohlkammerprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass es als Kühler für Gasoder Flüssigkeitsströme Anwendung findet, insbesondere als Gaskühler oder Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge.
9. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkammerprofils aus Metall, insbeson dere für einen Wärmetauscher, wobei durch Strangpressen ein Hohlprofilstrang (20) in Rundrohrform oder in Koaxialrohrform oder ein Hohlprofilstrang (20) mit zwei zueinander pa rallelen Breitseiten (16,17) sowie gewölbten oder ebenen Schmalseiten (18, 19) und mindestens einem sich im Innenraum (23) des Grundprofils (10) erstreckenden Kanal (11) erzeugt wird, dieser Hohlprofilstrang (20) verformt wird und anschließend das Ablängen des Profilstrangs auf die gewünschte Länge ei nes Grundprofils (10) vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Umformzone der Strangpreßmatrize (33) austretende und heiße Hohlprofilstrang (20) durch ein sich oszillierend bewegendesVerfor mungswerkzeug (30) definiert in Schwingung versetzt und/oder verformt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlprofil strang aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung stranggepreßt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unmittelbar aus der Umformzone austretenden und heißen Hohlprofilstrang (20) durch ein sich senkrecht zur Austrittsrichtung (36) des Profilstrangs (20) oszillierend bewegendes Verformungswerkzeug (30) gleichzeitig und gleich starke Profilierungen (21,22) der Schmalseiten (18,19) und eventu ell vorhandener Stege (13) vorgenommen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalsei ten (18, 19) und die Stege (13) in Längsrichtung des Grundprofils (10) gleichartige wellenförmige Verformungen erhalten.
13. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unmittelbar aus der Umformzone austretenden und heißen Hohlprofilstrang (20) durch das sich mindestens in zwei Schwingungsebenen bewegende Verformungswerkzeug (30) zirkulare Verwellungen der Profilwandung (12) vorgenommen werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der gewünschten Wellenlänge (1) der wellenförmigen Verformung die Oszillationsfrequenz (f) des Verformungswerkzeuges (30) an die Strangaustrittsgeschwindigkeit (v) angepaßt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstrang bei Strangpreßgeschwindigkeiten (v) von 15 bis 200 m/min, vorzugsweise 60 bis 150m/min erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen der wellenförmigen Verformungen des Profilstrangs (20) in der Größenordnung von 1 bis 100 mm liegen.
17. Verfahren anch einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungswerkzeug (30) den aus der Strangpressmatrize (33) austretenden heißen Hohlprofilstrang (20) unmittelbar erfaßt, so dass die bei der oszillierenden Bewegung des Verformungswerkzeuges auftretenden Auslenkungskräfte bis zurück in die Strangpreßmatrize (33) wirken.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfor mungswerkzeug (30) in einer Ausnehmung im Gegenholm der Strangpresse angeordnet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Strangpresse unmittelbar austretenden Hohlprofilstrang (20) von einer im Abstand zur Strangpreßmatrize (33) angeordneten Füh rung (37) erfaßt und einem Verformungswerkzeug (30) zugeführt wird, da bei verringert sich die Temperatur des Hohlprofilstranges (20) ausgehend von der Austrittstemperatur an der Strangpressmatrize (33) auf eine Um formtemperatur innerhalb des Verformungswerkzeuges (30) von mindestens 250°C, vorzugsweise größer 400°C.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Strangpresse unmittelbar austretenden Hohlprofilstrang (20) von einer im Abstand zur Strangpreßmatrize (33) angeordneten Füh rung (37) erfaßt wird und vor Zuführung in ein Verformungswerkzeug (30) auf eine Umformtemperatur von mindestens 250°C, vorzugsweise größer 400°C erwärmt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung des Verformungswerkzeuges (30) elektro magnetisch bewirkt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungswerkzeug (30) zur Erzielung der Verformungen am Hohlprofilstrang (20) diesen zyklisch mit einem fluiden Medium beauf schlagt.
23. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpreß matrize (33) selbst als sich oszillierend bewegendes Verformungswerkzeug (30) wirkt.
Description:
Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher Die Erfindung bezieht sich auf ein Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für Wärmetauscher, bestehend aus einem stranggepressten Grundprofil, welches die Form eines Rundrohres oder eines Koaxialrohres hat oder mit zwei zueinander parallelen Breitseiten und zwei Schmalseiten ausgestattet ist, wobei im Innenraum des Grundprofils sich mindestens ein Kanal in Längsrichtung erstreckt.

Diese Gestaltung eines Hohlkammerprofils für Wärmetauscher ist aus dem deut- schen Gebrauchsmuster DE 94 06 559 Ul bekannt. Dort wird auf einfache Weise die Verformung der die Kanäle bildenden Stege beim Strangpressen gezeigt. Die Profilierung der Stege wird nicht nachträglich, sondern beim Strangpressen er- zeugt. Hierfür wird für denjenigen Steg, der wellenförmig profiliert werden soll mehr Strangpressmaterial angeboten, als für einen anderen Steg, der nicht wellen- förmig profiliert werden soll. Dieses vermehrte Angebot des verpressenden Mate- rials führt zu einer Stauchung des Materials und demgemäß zu einer willkürlichen Verformung des zu verpressenden Steges. Damit wird auf einfache Weise eine Vergrößerung der Oberfläche erzielt, was zu einem verbesserten Wärmeübergang führt. Die willkürliche Verformung der Stege führt jedoch dazu, dass ein Kanal der durch zwei verformte Stege begrenzt wird, in Längsrichtung des Profils ver- engt bzw. erweitert wird. Eine solche Veränderung des Strömungsquerschnitts führt zu Druckverlusten und damit zu einer geringeren Wärmeaustauschleistung.

Aus der DE 100 49 987 AI ist des Weiteren ein Kühlerrohr bekannt, welches in regelmäßigem Abstand ringförmige Wellen aufweist, die sich radial nach außen erstrecken und durch axiales Stauchen des zuvor glatten zylindrischen Rohres er- zeugt wurden. Zwischen den Wellen befinden sich glatte zylindrische Rohrab- schnitte. Ein solches Rohr weist aufgrund seiner vergrößerten Außenoberfläche einen gegenüber dem glatten Rohr größeren Wärmeübergang auf. Da jedoch der freie Strömungsquerschnitt an den Stellen des Rohres, wo eine ringförmige Welle vorgesehen ist, vergrößert ist, treten bei dem das Rohr durchfließenden Medium Druckverluste und damit Wärmeaustauschverluste auf. Des Weiteren besitzt dieses Rohr den Nachteil, dass das Rohr durch das nachträglich vorgenommene axiale Stauchen in seiner Festigkeit beeinflusst ist.

Alternativ zu stranggepressten Aluminiumrohren bzw. Mehrkammerhohlprofilen werden aus Aluminiumblech rollgeformte Profile eingesetzt. Diese werden häufig durch Hochfrequenzschweißen bzw. durch geeignete Verformung und ein nachfol- gendes Verlöten verschlossen. Durch den Einsatz von Turbulatoren können die Wäremübertragungseigenschaften verbessert werden. Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe Aufwand für die Herstellung und Montage der Turbulatoren. Zudem sind die gelöteten bzw. geschweißten Rohrnähte häufige Versagungsursache bei mechanischer bzw. bei korrosiver Beanspruchung. Durch den Einsatz strangge- presster Aluminiumprofile kann die Aufgabe nur teilweise gelöst werden. Zwar sind die Rohrnähte erheblich stabiler, jedoch ist die Eignung zur Wärmeübertra- gung durch die nur in Strangpressrichtung ausgeformten Rohrwände und Rohrste- ge beschränkt. Speziell bei gasförmigen Medien, wie z. B. Luft bei Ladeluftküh- lern oder C02 bzw. gasförmiges Kältemittel bei Klimawärmetauschern, kann Wärme nicht optimal übertragen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Hohlkammerprofile, insbesondere für Wärmetauscher, zur Verfügung zu stellen, die verbesserte Wärmeübertragungsei- genschaften gegenüber herkömmlichen stranggepressten Profilen aufweisen und auf einfache Weise herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß-durch ein Hohlkammerprofil aus Metall mit den in Anspruch 1 oder 5 aufgeführten Merkmalen sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 8 erfüllt. Das erfindungsgemäße Hohlkammerprofil aus Metall, insbesondere für einen Wärmetauscher, ist aus einem Grundprofil aufgebaut, welches bevorzugt aus einer korrosionsbeständigen, hartlötbaren Aluminiumlegierung besteht, wie beispiels- weise aus einer lxxx-, 3xxx-oder 6xxx-Legierung. Das stranggepresste Grundpro- fil besitzt eine Rundrohrform oder eine Koaxialrohrform oder eine Flachrohrform mit zwei zueinander parallele Breitseiten und zwei diese Breitseiten verbindende Schmalseiten. Der Innenraum des Grundprofils wird durch mindestens einen Kanal in Längsrichtung gebildet. Senkrecht zur Längsausrichtung des Grundprofils sind gegenüberliegenden Seiten verformt, wobei sich linksgerichtete Profilierungen und rechtsgerichtete Profilierungen abwechseln. Diese Profilierungen sind so auf- einander abgestimmt, dass sich die Breite des Grundprofils über die gesamte Längsausdehnung nicht verändert.

Nach der Erfindung werden bei einem Flachrohrprofil solche Verformungen so- wohl an den Schmalseiten als auch an den von Breitseite zu Breitseite des Grund- profils sich erstreckenden, mehrere Kanäle bildenden Stege vorgesehen. In jedem Fall sind die Profilierungen der Schmalseiten und der Stege gleichförmig ausge- bildet. Dies wird dadurch erreicht, dass alle Verformungen gleichzeitig und in gleicher Weise vorgenommen werden. Wird beispielsweise eine wellenförmige Verformung in der Längsausdehnung des Grundprofils vorgesehen, wobei sich quer zur Längsausdehnung die linksgerichteten und rechtsgerichteten Profilierun- gen abwechseln, greifen die Wellenberge des wellenförmigen Verlaufs eines jeden Steges und der beiden Schmalseiten in die entsprechenden Wellentäler der wellen- förmigen Verformung der jeweils benachbarten Stege oder Schmalseiten ein.

Bei einem Rohrprofil, insbesondere einem Koaxialrohr mit mehreren Kanälen in Längsrichtung, werden solche Verformungen sowohl an den Außenseiten als auch an den die Kanäle bildenden Stege vorgesehen. In jedem Fall sind auch hier die Profilierungen der Außenseiten und der Stege gleichförmig ausgebildet.

Es kann in bevorzugter Weise dafür gesorgt werden, dass die Amplituden des wel- lenförmigen Verlaufs der verformten Seiten und der Stege im gesamten Hohlkam- merprofil gleich groß sind, ebenso kann dies für die Wellenlängen der Verformung vorgesehen werden. Es ist zur Erzielung einer hohen Konvektion bei gleichblei- bend gutem Wärmeübergang jedoch nicht notwendig, dass der wellenförmige Ver- lauf der Verformungen mit unveränderter Wellenlänge und gleich großer Amplitu- de vorliegt. Ändert sich jedoch Wellenlänge oder Amplitude eines solchen wellen- förmigen Verlaufs einer Verformung, so muss dies in gleicher Weise für die be- nachbarten Stege wie auch für die Seiten zutreffen, damit sich in keinem Fall zwei benachbarte Wandungen einander nähern. Der Strömungsquerschnitt der Kanäle wird durch die Verformungen nicht verändert. Die Verformungen stellen jedoch für das das Profil durchströmende Gas bzw. den Flüssigkeitsstrom Turbulenzen dar, die vergleichbar sind mit bekannten einsetzbaren Turbulatoren. Ein solches verwelltes Profil kann sowohl zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung eines Gasstromes als auch eines Flüssigkeitsstromes eingesetzt werden, wobei die Wir- kung beim Flüssigkeitsstrom jedoch im allgemeinen geringer ist. Vorteilhafte An- wendung kann ein solches Hohlkammerprofil als Kühler, insbesondere als C02- Gaskühler oder als Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, finden.

Das erfindungsgemäße Hohlkammerprofil weist gegenüber den vorbekannten stranggepressten Profilen mit parallel verlaufenden Stegen und unverformten Schmalseiten eine höhere Leistung auf, da bei gleich gutem Wärmeübergang durch die Turbulenzen, die mittels der Verformung der Stege und Schmalseiten quer zum Gas-bzw. Flüssigkeitsstrom erzeugt werden, zusätzlich eine bessere Konvektion erzielt wird.

Ein solches Hohlkammerprofil kann auf einfache Weise hergestellt werden. Im ersten Verfahrensschritt wird durch Strangpressen ein Hohlprofilstrang, beispiels- weise ein Rundrohrprofilstrang, ein Koaxialrohrprofilstrang oder eine Flachrohr- profilstrang mit zwei zueinander parallelen Breitseiten sowie gewölbten oder ebe- nen Schmalseiten, mit mindestens einem sich im Innenraum des Grundprofils erstreckender Kanal erzeugt. Der aus der Umformzone der Strangpresse austreten- de und heiße Hohlprofilstrang wird durch ein sich oszillierend bewegendes Ver- formungswerkzeug definiert in Schwingung versetzt und verformt. Der verformte Hohlprofilstrang kann dann auf die gewünschte Länge eines Hohlkammerprofils abgelängt und bedarfsweise mit Prägungen an den Rohrenden versehen werden.

Diese Prägungen dienen einem einfachen Einschieben in die Sammelrohre und einer einwandfreien Verlötung zu einem Wärmetauscher.

In bevorzugter Weise wird der aus der Umformzone austretende und heiße Hohl- profilstrang durch ein sich senkrecht zur Austrittsrichtung des Profilstrangs oszil- lierend bewegendes Verformungswerkzeugs beaufschlagt. Dabei werden gleichzei- tig sowohl die Schmalseiten des Flachrohrprofils bzw. die Außenseiten des Rundrohrprofiles als auch die eventuell vorhandenen Stege verformt.

In einer besonderen Ausführungsform weisen die Verformungen an den Seiten und an den Stegen einen in Längsrichtung des Grundprofils wellenförmigen Verlauf auf. Die Wellenlänge eines solchen wellenförmigen Verlaufes ist in bevorzugter Weise für einen Hohlprofilstrang unverändert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ozillationsfrequenz des Verformungswerkzeuges an die Strangaustrittsgeschwin- digkeit des Hohlprofilsstrangs angepasst wird. Bei der Herstellung von Mehrkam- merhohlprofilen werden Strangpressgeschwindigkeiten von 15 bis 200 m/min, vorzugsweise 60 bis 150 m/min verwendet. Die Wellenlängen der wellenförmigen Verformungen des Profilsstrangs können in der Größenordnung 1 bis 100 mm lie- gen.

Die Verformung des Flachrohrprofilstranges, d. h. die Auslenkung erfolgt vor- zugsweise in Richtung der Rohrbreite, so dass die Breitseiten ihren parallelen Ver- lauf beibehalten und nicht verformt werden. Dies hat den Vorteil, dass bei der nachfolgenden Verarbeitung zum Wärmetauscher eine einfache Montage, insbe- sondere die Verbindung mit Kühllamellen und Sammelrohren, erfolgen kann.

Es ist jedoch auch möglich, zwei Schwingungsebenen getrennt voneinander zu steuern und somit zirkulare Verwellungen zu erzeugen. dies kann insbesondere bei einem Rundrohrprofil oder einem Koaxialrohrprofil vorteilhaft sein.

Die oszillierende Bewegung des Verformungswerkzeuges erzeugt eine Auslenk- kraft quer zur Austrittsrichtung des Hohlprofilstranges. Diese Auslenkung kann durch mechanische Druck-und Schubkräfte bewirkt werden. Ebenso ist eine elekt- romagnetische Auslenkung des Hohlprofilstranges möglich. Eine besonders scho- nende Beaufschlagung zur Auslenkung des Hohlprofilstranges durch das Verfor- mungswerkzeug wird mittels eines fluiden Mediums erzielt. Hierbei können so- wohl Luft, Stickstoff als auch Wasser eingesetzt werden.

Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass ein heißer Hohlprofil- strang verformt wird. Dies kann dadurch erzielt werden, dass das Verformungs- werkzeug in unmittelbarer Nähe der Strangpressmatrize angeordnet ist. So kommt es zu keiner merklichen Abkühlung des Hohlprofilstranges, nachdem dieser aus der Strangpressmatrize austritt und dann vom Verformungswerkzeug beaufschlagt wird. Die Temperatur des Hohlprofilstrangs im Verformungswerkzeug sollte grö- ßer als 250° C sein, vorzugsweise mehr als 400° C, um eine deformationsarme Umformung zu ermöglichen. Wird nun der aus der Strangpresse austretende heiße Hohlprofilstrang von dem oszillierenden Verformungswerkzeug erfasst und ausge- lenkt, wirken die Auslenkungskräfte bis zurück in die Strangpressmatrize und be- einflussen dort den Materialfluss. Ein solches Verformungswerkzeug lässt sich beispielsweise in einer Ausnehmung im Gegenholm der Strangpresse anordnen.

Es ist jedoch auch denkbar, dass der aus der Strangpressmatrize austretende Hohl- profilstrang aus der Strangpresse herausgeführt wird. In diesem Fall ist es vorteil- haft eine entsprechende Vorrichtung zum Führen des Profilsstrangs zwischen der Strangpresse und der Verformungsvorrichtung vorzusehen. Auch hier wird die ho- he Austrittstemperatur des Hohlprofilsstrangs benutzt, um eine deformationsarme Umformung zu ermöglichen. Allerdings muss abgesichert sein, dass der Hohlpro- filstrang im Verformungswerkzeug die gewünschte Umformtemperatur von größer als 250° C aufweist.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgesehen, dass die Strangpressmatrize selbst als sich oszillierend bewegendes Verformungs- werkzeug wirkt. Die Strangpressmatrize oder Anlagen-und Werkzeugkomponen- ten, die die Strangpressmatrize in der Strangpresse positionieren, führen während des Strangspressvorgangs eine oszillierende Bewegung aus.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Hohlkammerprofile mit wel- lenförmigen Verformungen versehen, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik es sich hier jedoch um definiert herstellbare Wellenverläufe handelt, d. h. um re- produzierbare Amplituden bzw. Wellenlängen der Verwellungen. Dadurch wird ein Hohlkammerprofil erzeugt, welches über die gesamte Längsausdehnung des Profils einen immer gleichbleibenden freien Strömungsquerschnitt und gleichblei- bende Wanddicken aufweist. Es wird eine Vergrößerung der Wärmeaustauschflä- che erzielt, ohne dass hohe Druckverluste im Profil auftreten können. Gleichzeitig wird die laminare Strömung durch die Verwellungen gestört. Diese Turbulenzen erhöhen vorteilhafterweise die Wärmeaustauschleistung des Profils.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der beige- fügten Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hohlkammer- profils, Fig. 2 einen Querschnitt des Hohlkammerprofils gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein Längsschnitt durch das Hohlkammerprofil entlang Schnittlinie III- III gemäß Fig. 1, Fig. 4 a die prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Verfahrensvari- ante für ein Rundrohrprofil, Fig. 4 b die prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensvarian- te nach Fig 4a für ein Flachrohrprofil, Fig. 5 die prinzipielle Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Verfah- rensvariante.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Hohlkammerprofil aus Metall gezeigt.

Dieses besteht vorzugsweise aus einem stranggepressten Grundprofil 10 aus Leichtmetall. Dieses Grundprofil 10 weist mindestens einen in Längsrichtung des Grundprofils 10 ausgerichteten Kanal 11 auf, vorzugsweise mehrere Kanäle 11.

Diese Kanäle 11 werden durch die Wandung 12 bzw. durch die Stege 13 begrenzt.

Das Grundprofil 10 kann des weiteren an den Innenseiten der Wandung 12 ange- ordnete und in die Kanäle 11 weisende, parallel zu den Stegen 13 verlaufende Stegansätze besitzen, die hier nicht gezeigt werden. Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, besitzt das Grundprofil 10 zwei zueinander parallelen Breitseiten 16,17, die eine ebene Ober-und Unterseite des Profils bilden. Dies ist bei einer Anwendung des Profils als Wärmetauscherprofil von Vorteil. Es ermöglicht eine einfache Montage und Verbindung mit den auf der Oberseite und Unterseite des Grundprofils 10 angeordneten Kühllamellen.

Ein erfindungsgemäßes Hohlkammerprofil kann auch die Form eines Rundrohres oder eines Koaxialrohres zeigen und ein oder mehrere in Längsrichtung des Profils ausgerichtete Kanäle aufweisen.

Die zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung des Profils vorgesehenen Verwel- lungen betreffen hier ausschließlich die Schmalseiten 18,19 und die Stege 13. Die Schmalseiten 18,19 sind senkrecht zur Längsausrichtung des Grundprofils ver- formt, wobei sich linksgerichtete Profilierungen 21 und rechtsgerichtete Profilie- rungen 22 bei den beiden Schmalseiten 18,19 und auch bei den Stegen 13 einan- der abwechseln. Wie insbesondere aus der Fig. 3 zu ersehen ist, besitzt das Grundprofil 10 eine Breite B, die trotz der Verwellungen an jeder Stelle der Längsausdehnung gleich groß ist. Dies deshalb, weil die beiden Schmalseiten 18, 19 in gleicher Weise profiliert sind, d. h. den gleichen wellenförmige Verlauf auf- weisen. Ebenso zeigen die Stege 13 den gleichen wellenförmigen Verlauf. An je- der beliebigen Stelle des Grundprofils 10 ist der Abstand A zwischen zwei be- nachbarten Stegen 13 gleich groß. Auch der Abstand C zwischen der Schmalseite 18 und dem ersten Steg 13'sowie der Abstand D zwischen der Schmalseite 19 und dem letzten Steg 13"ist konstant. Dies bedeutet, dass jeder beliebige Querschnitt des Grundprofils 10 gemäß Fig. 1 den gleichen Querschnitt wie in Fig. 2 zeigt, d. h. dass das Grundprofil 10 in Längsausrichtung immer den gleichen freien Strö- mungsquerschnitt aufweist. Es treten demzufolge bei dem erfindungsgemäßen Grundprofil 10 trotz der Verwellungen keine hohen Druckverluste auf, da keine die Strömung beeinflussenden Widerstände vorhanden sind.

Das in den Figuren 1 und 3 gezeigte Grundprofil 10 zeigt in vorteilhafter Weise eine Verformung der Schmalseiten 18,19 und der Stege 13, die in Längsrichtung einen wellenförmigen Verlauf zeigen, wobei diese Wellen gleiche Wellenlänge aufweisen. Die Profilierungen 21,22 der Schmalseiten 18,19 und der Stege 13 stimmen in ihrer maximalen Auslenkung, d. h. in ihren Amplituden, überein. Eine solche Ausgestaltung ist nicht zwingend für die Erzielung einer hohen Wärmeaus- tauschleistung. Solange der freie Strömungsquerschnitt konstant bleibt, kann der wellenförmige Verlauf auch unterschiedliche Wellenlängen oder Amplituden auf- weisen. Die vorbeschriebene Ausführung lässt sich jedoch leichter fertigen.

Ein erfindungsgemäßes Hohlkammerprofil aus Metall mit definierten, reprodu- zierbaren Verwellungen zu versehen, wird in zwei alternativen Ausführungen des Verfahrens gemäß der Fig. 4 a und 4 b bzw. der Fig. 5 beschrieben.

In bekannten Weise wird durch Strangpressen ein Hohlprofilstrang 20 erzeugt.

Von der Strangpresseinrichtung ist in der Fig. 4a, 4b und 5 jeweils nur die Strang- pressmatrize 33 mit den Matrizenkammern 34, 35 gezeigt. Dabei kann es sich bei der Strangpressvorrichtung um eine aus dem Stand der Technik bekannte Direkt- strangpresse, Indirektstrangpresse oder Conformpresse handeln. Der die ge- wünschte Profilform aufweisende Profilstrang 20 wird in Austrittsrichtung 36 aus der Strangpressmatrize 33 ausgepresst. In der Ausführung nach Fig. 4a und 5 er- gibt sich ein Rundrohr und in der Ausführung nach Fig. 4b ein Flachrohrprofil mit mehreren Kanälen 11. Herkömmlicherweise wird der heiße Hohlprofilstrang 20 entlang eines Kühlbettes Weiterverarbeitungsstationen, beispielsweise zum Be- schichten, Umformen oder Ablängen, zugeführt. Bei der in Fig. 4 a bzw. 4 b ge- zeigten Vorrichtung zeigt der Hohlprofilstrang 20 bis zu einer Führung 37 einen geraden Profilstrangverlauf B I. An diesem geraden Profilstrangverlauf B 1 schließt sich ein verformter Profilstrangverlauf B II an. Die Verformungen stellen linksgerichtete Profilierungen 21 und rechtsgerichtete Profilierungen 22 dar, die durch ein Verformungswerkzeug 30 bewirkt werden. Dieses Verformungswerk- zeug 30 bewegt sich in Verschieberichtung 31 um eine linksgerichtete Profilierung 21 im Hohlprofilstrang 20 zu erzeugen und anschließend in Verschieberichtung 32 um eine rechtsgerichtete Profilierung 22 zu formen. Das Verformungswerkzeug 30 stellt einen Oszillator dar, der mit einer auf die Strangpressgeschwindigkeit und damit Strangaustrittsgeschwindigkeit v angepasste Ozszillationsfrequenz f ange- passt ist, um eine wunschgemäße Wellenlänge 1 für das Hohlkammerprofil 10 zu erzielen. Die Oszillationsfrequenz f des Verformungswerkzeuges 30 lässt sich nach folgender Formel einstellen : f = v/1 f = Oszillationsfrequenz in Hz (l/s), v = Strangaustrittsgeschwindigkeit in m/s, 1 = Wellenlänge in m.

Bei einer Strangaustrittsgeschwindigkeit von 1 m/s (60 m/min) und einer ange- strebten Wellenlänge 1 von 0,005 m (5 mm) wäre eine Oszillationsfrequenz für das Verformungswerkzeug von f = 200 Hz einzustellen. Die Strangpressgeschwindig- keiten v für Hohlkammerprofile, insbesondere für MP-Profile (Multiport-Profile) oder MMP-Profile (Mikro-Multiport-Profile) liegen bei 15 bis 200 m/min, vor- zugsweise 60 bis 150 m/min. Die Wellenlängen 1 der erfindungsgemäßen wellen- förmigen Verformungen liegen in der Größenordnung von 1 bis 100 mm. Die oszillierende Bewegung des Verformungswerkzeug 30, die beim Auftreffen auf dem Hohlprofilstrang 20 aufgrund der Krafteinwirkung eine Verformung er- zeugt, kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Beispielsweise elektromoto- risch, durch einen Exzenterantrieb oder ein Hydrauliksystem.

Es ist auch möglich den Hohlprofilstrang 30 elektromagnetisch auszulenken.

Um eine deformationsarme Umformung zu ermöglichen, sollte die Umformtempe- ratur des Hohlprofilsstrangs 20 im Verformungswerkzeug 30 mindestens 250° C betragen, vorzugsweise sollte sie jedoch größer als 400° C sein. Ist aufgrund der Konstruktion der gesamten Produktionsanlage der gerade Profilstrangverlauf B 1 so lang, dass die Temperatur des Hohlprofilstrangs 20 wesentlich unter 250° C absinkt, ist zwischen dem Austritt aus der Strangpressmatrize 33 und dem Verfor- mungswerkzeug 30 eine Erwärmungsvorrichtung vorzusehen, die den Hohlprofil- strang 20 auf die gewünschte Umformtemperatur in dem Verformungswerkzeug 30 hält. Ist der Bereich des geraden Profilstrangsverlaufs B I sehr klein, kann auf eine solche Erwärmung verzichtet werden.

In der Fig. 5 wird ein weiterer prinzipieller Aufbau einer Vorrichtung für ein er- findungsgemäßes Verfahren gezeigt. Hier ist auf eine separate Führung 37 verzichtet worden. Das Verformungswerkzeug 30 übernimmt auch die Funktion der Strangführung des Hohlprofilstrangs 20. In diesem Fall wirken jedoch die Auslenkungskräfte, die von dem Verformungswerkzeug 30 durch Bewegung in Verschieberichtung 31,32 erzeugt werden, bis zurück in die Matrize 33 und beeinflussen dort den Materialfluss. In diesem Fall existiert kein gerader Profilstrangverlauf B 1 nach dem Austritt des Hohlprofilsstrangs 20 aus der Matrize 33. Da der Hohlprofilstrang 20 bis in die Umformzone hinein im Materialfluss beeinflusst wird, bilden sich die Profilierungen 21,22 direkt nach dem Austritt aus dem Werkzeug, sind also schon zwischen der Matrize 33 und dem Verformungswerkzeug 30 vorhanden. Vorteilhafterweise sollte das Verformungswerkzeug 30 eine Breite BIII in Austrittsrichtung 36 haben, die mindestens dem 2-fachen der Wellenlänge 1 der wellenförmigen Profilierungen entspricht. Ein solches Verformungswerkzeug 30, das eine oszillierende Strangführung dar- stellt, wird vorzugsweise an der Strangpresse selbst vorgesehen, insbesondere kann ein solches Verformungswerkzeug 30 in einer Ausnehmung im Gegenholm der Strangpresse angeordnet und geführt sein.

Bezugszeichenliste : 10 Grundprofil 11 Kanal 12 Wandung 13, 13', 13"Steg 14 offene Ende von 10 15 offene Ende von 10 16 Breitseite 17 Breitseite 18 Schmalseite 19 Schmalseite 20 Hohlprofilstrang 21 linksgerichtete Profilierung 22 rechtsgerichtete Profilierung 23 Innenraum 30 Verformungswerkzeug/Oszillator 31 Verschieberichtung 32 Verschieberichtung 33 Strangpreßmatrize 34 Matrizenkammer 35 Matrizenkammer 36 Austrittsrichtung von 20 37 Führung A Abstand benachbarter Stege B Breite von 10 BI gerader Profilstrangverlauf BII verformter Profilstrangverlauf BIII Breite von 30 C Abstand Breitseite 18 und Steg 13' D Abstand Breitseite 19 und Steg 13"