DE102013005685A1

DE102013005685A1 - Verfahren und Umformeinrichtung für einen Drahtformkörper sowie Drahtformkörper

Info

Publication number: DE102013005685A1
Application number: DE102013005685.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-09
Also published as: EP2981373B1; EP2981373A1; WO2014161950A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers, bei dem ein aus mindestens einem Draht gefertigtes Vorprodukt von einer Umformeinrichtung in axialer Richtung gestaucht wird, wobei das Vorprodukt zumindest abschnittsweise radial nach außen gegen eine Negativform der Umformeinrichtung derart aufgeweitet wird, dass es seine endgültige Außenform bekommt. Erfindungsgemäß wird die Negativform während des Stauchens zumindest abschnittsweise derart mitgeführt, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes und dem sich bewegenden Abschnitt der Negativform unterbunden, die Reibungskräfte zumindest aber gegenüber der axialen Bewegung des Vorproduktes, den das Vorprodukt während des Stauchens erfährt, reduziert sind.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers, bei dem ein aus mindestens einem Draht gefertigtes Vorprodukt von einer Umformeinrichtung in axialer Richtung gestaucht wird, wobei das Vorprodukt zumindest abschnittsweise radial nach außen gegen eine Negativform der Umformeinrichtung derart aufgeweitet wird, dass es seine endgültige Außenform bekommt. Ferner betrifft die Erfindung eine Umformeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 sowie einen Drahtformkörper gemäß Anspruch 11.
Die Herstellung von Drahtformkörpern ist seit langem bekannt. Üblicherweise wird ein aus Draht gefertigtes Vorprodukt, beispielsweise ein aus Draht gestrickter Schlauchabschnitt, ein aus einem Drahtgewebe oder Drahtgewirk gewickelter Drahtzylinder, oder ähnliches, als Vorprodukt bereitgestellt. Als Vorprodukt im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden auch halbfertigte Produkte verstanden, die bereits in vorgeordneten Umformschritten plastisch verformt worden sind, um beispielsweise gezielt Materialverdichtungen auszubilden, jedoch noch nicht ihre endgültige Form aufweisen.
Das Vorprodukt wird in einer entsprechend ausgebildeten Umformeinrichtung zum fertigen Drahtformkörper durch plastische Verformung umgeformt. Die Umformeinrichtung ist hierzu mit einer Negativform ausgestattet, die komplementär zur fertigen Außenform des fertigen Drahtformkörpers ausgebildet ist.
Wie sich immer wieder zeigt, kommt es insbesondere beim Umformen von Vorprodukten mit vergleichsweise großer axialer Länge, die beim Umformen in ihrer axialen Länge gestaucht werden, beim fertigen Drahtformkörper häufig zu Unregelmäßigkeiten in der Struktur. Der Drahtformkörper variiert über seine axiale Länge betrachtet in seiner Verdichtung und damit beispielsweise in seinem Strömungswiderstand, wenn der Drahtformkörper beispielsweise als Filtereinsatz verwendet wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Umformeinrichtung zur Herstellung eines Drahtformkörpers anzugeben, mit dem oder bei deren Verwendung ein Drahtformkörper herstellbar ist, der eine über seine Länge betrachtet zumindest annähernd gleichbleibende Verdichtung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Negativform während des Stauchens zumindest abschnittsweise derart mitgeführt wird, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes und dem sich bewegenden Abschnitt der Negativform unterbunden, die Reibungskräfte zumindest aber gegenüber der axialen Bewegung des Vorproduktes, den das Vorprodukt während des Stauchens erfährt, reduziert sind. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Umformeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.
Durch Verwendung unterschiedlichster Stempel, Negativformen und verschiedenster Ansteuerungen der Umformvorgänge wurde versucht, die Unregelmäßigkeiten in der Verdichtung des fertigen Drahtformkörpers zu eliminieren, was jedoch nicht gelang. Bei einer detaillierten Analyse des eingangs genannten Problems zeigte sich, dass für die Unregelmäßigkeiten in der Verdichtung des fertigen Drahtformkörpers die während des Umformens zwischen den Außenflächen des Vorproduktes und den Innenflächen der Negativform entstehenden Reibungskräften ursächlich waren. So wird das Vorprodukt während des axialen Stauchens nicht nur verdichtet, sondern gleichzeitig auch radial nach außen abschnittsweise aufgeweitet. Das Aufweiten des Vorproduktes während des Umformens ist kaum kontrollierbar, sondern tritt an unterschiedlichen Stellen in Längsrichtung des Vorproduktes betrachtet auf. Infolge kommt es zwischen den aufgeweiteten Abschnitten des Vorproduktes und der Innenwand der Negativform zu einer deutlich erhöhten Reibung, die wiederum, aufgrund der den Stauchkräften entgegenwirkenden Reibungskräften, zu einer unbeabsichtigten Stützwirkung an den aufgeweiteten Abschnitten des Vorproduktes führt. Hierdurch wird das Vorprodukt an den Stellen, an denen es bereits aufgeweitet ist, zusätzlich verdichtet, während benachbarte Abschnitte des Vorproduktes, die noch nicht aufgeweitet sind, weniger verdichtet werden. Aus diesem Grund weist das fertige Endprodukt über seine axiale Länge betrachtet eine variierende Verdichtung der Drahtstruktur des Drahtformkörpers auf.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Negativform während des Stauchens des Vorproduktes zumindest abschnittweise derart mitzuführen, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes unterbunden, zumindest aber vermindert sind. Dadurch, dass Reibungskräfte zwischen der Außenfläche des Vorproduktes und der Innenfläche der Negativform, gegen die das Vorprodukt ja ausgeformt wird, vermieden oder zumindest vermindert sind, treten die zuvor beschriebenen Probleme nicht mehr oder nur mehr in so geringem Maß auf, dass ein unbeabsichtigtes Abstützen durch die aufgeweiteten Abschnitte des Vorproduktes während des axialen Stauchens nicht mehr auftritt. Hierdurch wird erreicht, dass die noch nicht aufgeweiteten Abschnitte des Vorproduktes dennoch gestaucht werden können und dabei ihrerseits radial aufgeweitet werden, wobei auch diese Abschnitte aufgrund der sich mitbewegenden Negativform gleichfalls keine Stützwirkung entfalten, die dem Stauchvorgang entgegenwirkt. Im Ergebnis weist dann das fertige Endprodukt, nämlich der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Drahtformkörper eine über seine axiale Länge betrachtet gleichmäßige Verdichtung auf.
Die gleichmäßige Verdichtung des Drahtformkörpers ist aus verschiedensten Gründen von großem Vorteil, da beispielsweise bei Verwendung des Drahtformkörpers als Filter für einen Massenstrom, beispielsweise eine Flüssigkeit oder einen Gasstrom, der durch den Drahtformkörper strömen soll, der Drahtformkörper einen über seine gesamte Länge und auch über seinen Querschnitt zumindest annähernd konstanten Strömungswiderstand aufweist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen sowie der Zeichnung.
So wird bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens vorgeschlagen, ein Vorprodukt zu verwenden, das eine in axialer Richtung verlaufende Öffnung, vorzugsweise eine Durchgangsöffnung aufweist, in welche vor dem Stauchen ein Stützelement, beispielsweise ein Stab mit rundem oder mehreckigem Querschnitt, eingesetzt wird. Mit Hilfe dieses Stabes wird das Vorprodukt während des Stauchefs von innen her abgestützt, so dass beim fertigen Drahtformkörper im Inneren eine den Außenabmessungen des Stabes entsprechende Öffnung erhalten bleibt. Der Stab kann nach dem Stauchvorgang wieder aus dem Drahtformkörper entfernt werden.
Wird ein Vorprodukt verarbeitet, das eine vergleichsweise große axiale Erstreckung aufweist, wird vorgeschlagen, eine Negativform zu verwenden, die aus zwei abschnittsweise ineinandergreifenden Formelementen gebildet ist. Die Formelemente sind dabei so ausgebildet, dass während des Stauchvorganges zumindest eines der Formelemente mitgeführt wird und dabei mit dem anderen Formelement derart in Eingriff kommt, dass die miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Formelemente eine zumindest annähernd geschlossene Stützoberfläche bilden, gegen die die während des Stauchens sich radial erweiternden Abschnitte des Vorproduktes geformt werden.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im fertigen Drahtformkörper eine quer zur Längsrichtung verlaufende Trennscheibe vorgesehen sein, welche eine sich durch den Drahtformkörper erstreckende Durchgangsöffnung unterteilt. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, dass in die im Vorprodukt bereits vorgesehene Durchgangsöffnung die Trennscheibe eingesetzt wird, die durch das Stauchen des Vorproduktes und dem damit verbundenen Verdichten und Aufweiten des Vorproduktes sowohl nach außen als auch nach innen im fertigen Drahtformkörper eingepresst gehalten ist.
Um dem fertigen Drahtformkörper, sofern erforderlich, zusätzlich Steifigkeit zu verleihen, wird bei einer weiteren Variante des Verfahrens vorgeschlagen, das Vorprodukt mit einem zusätzlichen Amierungsgestrick, -gewebe oder -gewirk zu versehen, welches um ein oder in ein aus einem ersten Drahtgestrick, -gewebe oder -gewirk gefertigtes Vorprodukt eingesetzt ist. Während des Umformens werden dann die beiden Materialien so miteinander verpresst, dass das fertige Endprodukt einstückig ausgebildet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, einen länglichen Draht zunächst in Form einer spiralförmigen Helixstruktur vorzuformen und den spiralförmig vorgeformten Draht in die Umformeinrichtung zur Bildung des Vorproduktes einzulegen und das Vorprodukt anschließend mit Hilfe der Umformeinrichtung zu dem Drahtformkörper umzuformen.
Anders als bisher im Stand der Technik üblich, entfällt bei dieser Verfahrensvariante die Herstellung eines Vorproduktes, welches in einem separaten Herstellungsprozess vor dem eigentlichen Umformvorgang des Drahtformkörpers vorgefertigt werden muss. Erfindungsgemäß 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 diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens 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.
Besonders von Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendung eines Drahtes mit mehreckigem, vorzugsweise rechteckigem oder 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 erst 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 Strömungswiderstandes 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.
Besonders bevorzugt wird für das erfindungsgemäße Verfahren ein Draht verwendet, der eine rechteckige oder quadratische Querschnittsform aufweist, da diese Querschnittsformen einfach durch Ziehen des Drahtes gefertigt werden können.
Damit der Drahtformkörper nach dem Stauchen seine Außenform beibehält, insbesondere wenn Vorprodukte aus sehr feinen Drähten für die Herstellung verwendet wurden, wird bei einer weiteren Verfahrensvariante vorgeschlagen, die Außenoberfläche des Drahtformkörpers abschnittsweise durch Fügen, d. h. durch Schweißen oder Löten, mit weiter innenliegenden Schichten des Drahtformkörpers fest zu verbinden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Umformeinrichtung zum Umformen eines aus mindestens einem Draht gefertigten Vorproduktes in einen Drahtformkörper, insbesondere unter Anwendung des eingangs genannten Verfahrens. Die Umformeinrichtung weist hierzu eine Negativform, mindestens einen zum axialen Stauchen des Vorproduktes beweglichen Umformstempel, der mit der Negativform zum Umformen des Vorproduktes in den Drahtformkörper zusammenwirkt, und ein Gehäuse für den Umformstempel und die Negativform auf. Erfindungsgemäß ist hierbei die Negativform gemeinsam mit dem Umformstempel zum Gehäuse derart beweglich, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich während des axialen Stauchens des Vorproduktes aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes und dem sich bewegenden Abschnitt der Negativform unterbunden, die Reibungskräfte zumindest aber gegenüber der axialen Bewegung des Vorproduktes, die das Vorprodukt während des Stauchens erfährt, reduziert sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Negativform mindestens ein während des Stauchens gemeinsam mit dem Umformstempel zum Ausformen des Drahtformkörpers zusammenwirkendes Formelement auf, das im Gehäuse verschieblich gelagert ist und gemeinsam mit dem Umformstempel verstellbar ist. Das Formelement kann dabei entweder unabhängig vom Umformstempel verstellt werden. Bei einer alternativen, besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Formelement fest mit dem Umformstempel verbunden und wird mit dem Umformstempel mitgeführt. Das Formelement kann dabei einstückig oder auch lösbar mit dem Umformstempel verbunden sein. Letzteres ist dann von Vorteil, wenn die Umformeinrichtung schnell auf unterschiedliche Drahtformkörper umgerüstet werden muss.
Je nach zu fertigendem Drahtformkörper wird auch vorgeschlagen, dass die Negativform zwei abschnittsweise ineinandergreifende Formelemente aufweist, welche sich beim Stauchen derart axial ineinander bewegen, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Formelemente eine zumindest annähernd geschlossene Stützfläche bilden, die die sich während des Ausformenes des Drahtformkörpers radial erweiternden Abschnitte des Vorproduktes abstützt. Vorzugsweise ist dabei jedem Formelement ein Umformstempel zugeordnet, welcher mit dem jeweiligen zugeordneten Formelement zum Ausformen des Drahtformkörpers zusammenwirkt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, beispielsweise nur einen Umformstempel vorzusehen, der gemeinsam mit einem der Formelemente beweglich ist, während das andere Formelement in einer vorbestimmten Position befestigt ist. Ferner ist es auch denkbar, dass beide Formelemente beweglich sind, während nur ein Umformstempel vorgesehen ist, und sich das Vorprodukt an seiner dem Umformstempel entgegengesetzten Stirnseite im Gehäuse abstützt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformeinrichtung sind zwei Umformstempel vorgesehen, wobei von der Stirnseite jedes Umformstempels das jeweilige Formelement absteht. Die Umformstempel sind im Gehäuse entlang einer gemeinsamen Längsachse verschieblich gelagert und aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar. Die beiden Formelemente sind mit komplementär zusammenwirkenden Stützfingern versehen, welche sich beim Zusammenfahren der Umformstempel derart axial ineinander bewegen, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Stützfinger eine zumindest annähernd geschlossene Stützfläche für das zwischen den Umformstempeln angeordnete Vorprodukt bilden. Durch die entgegengesetzt wirkenden Formelemente werden eventuell entstehenden Reibungskräfte während des Stauchefs gegeneinander aufgehoben, so dass ein Drahtformkörper mit einer über seine Länge betrachtet besonders gleichmäßigen Verdichtung gefertigt werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen von einem Massenstrom, als einem Flüssigkeitsstrom oder einem Gasstrom, quer zu durchströmender Drahtformkörper aus mindestens einem Draht, der einen über seine durchströmte axiale Länge betrachteten vorgegebenen durchschnittlichen Strömungswiderstand aufweist, der bezogen auf den vorgegebenen durchschnittlichen Strömungswiderstand in einem Bereich von maximal ±5%, vorzugsweise in einem Bereich von maximal ±2,5% über die axiale Länge betrachtet variiert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:
1a–c drei unterschiedliche Betriebsstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Umformeinrichtung in schematischer Darstellung;
2 ein Diagramm, in dem bezogen auf die axiale Länge eines mit der in den 1a bis c gezeigten Umformeinrichtung hergestellten Drahtformkörpers die Verdichtung des Drahtmaterials dargestellt ist.
3 eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Umformeinrichtung;
4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A durch die Umformeinrichtung nach 3 in zusammengefahrener Betriebsstellung;
5 eine Schnittansicht entsprechend der 4 der Umformeinrichtung unmittelbar vor dem Stauchvorgang;
6 eine vergrößerte Detailansicht des in 4 links gezeigten Endes der Umformeinrichtung mit einer zusätzlich eingesetzten Abstandshülse;
7 eine perspektivische Darstellung eines Umformstempels der Umformeinrichtung aus den 3 bis 6; sowie
8 eine Vorderansicht auf den Umformstempel aus 7.
In den 1a bis c ist in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umformeinrichtung 10 in unterschiedlichen Betriebsstellungen dargestellt.
Die Umformeinrichtung 10 hat ein Gehäuse 12, das auf einer Grundplatte 14 ruht. Im Gehäuse 12 ist ein unterer Stempel 16 angeordnet, der an der Grundplatte 14 lösbar befestigt ist. Im Gehäuse 12 ist ferner eine Negativform 18 verschieblich aufgenommen, die in ihrem unteren Abschnitt am unteren Stempel 16 geführt ist. Am oberen Ende des Gehäuses 12 ist ein oberer Stempel 20 verschieblich gehalten, der mit Hilfe eines Aktuators (nicht dargestellt) zwischen einer angehobenen Stellung, in der er aus dem Gehäuse 12 herausgefahren ist und einer abgesenkten Stellung in Richtung auf den unteren Stempel 16 zu bewegbar ist.
Am unteren Stempel 16 ist ferner ein Stützelement 22 in Form eines zylindrischen Stabes gehalten. Das Stützelement 22 ragt über die Negativform 18 hinaus in eine im oberen Stempel 20 ausgebildete Aufnahmeöffnung 24.
Die Negativform 18 ist gleichfalls mit Hilfe eines Aktuators (nicht dargestellt) verstellbar und wird, wie später noch erläutert wird, gemeinsam mit dem oberen Stempel 20 in Längsrichtung des Gehäuses 12 hin und her bewegt.
In den 1a bis c ist der Umformvorgang gezeigt, der nachfolgend näher erläutert wird. Zunächst wird der obere Stempel 20 in seine angehobene Stellung bewegt, in der der von der Negativform 18 geschlossene Umformraum 26 geöffnet ist. Anschließend wird ein bei diesem Ausführungsbeispiel hohlzylinderförmiges Vorprodukt 28 in den Umformraum 26 eingesetzt, wobei das Vorprodukt 28 auf das Stützelement 22 aufgeschoben wird. Bei dem Vorprodukt 28 handelt es sich beispielsweise um einen aus einem Draht gestrickten Schlauchabschnitt.
Danach wird der obere Stempel 20 soweit abgesenkt, bis er an der Stirnseite des Vorproduktes 28 zur Anlage kommt, während er gleichzeitig in das offene Ende der Negativform 18 eingeführt ist. Diese Betriebsstellung ist in 1a gezeigt.
Nun wird der obere Stempel 20 gemeinsam mit der Negativform 18 in Richtung auf den unteren Stempel 16 bewegt, wobei das Vorprodukt 28 in seiner axialen Längsrichtung gestaucht wird. Die Bewegung der Negativform 18 ist dabei so an die Bewegung des Stempels 20 angepasst, dass die sich aufweitenden Abschnitte des Vorproduktes 28, die während des Stauchvorganges entstehen, bezüglich der Innenoberfläche der Negativform 18 keine, oder allenfalls eine geringe Relativbewegung erfahren. Diese Zwischenstellung ist in 1b gezeigt.
Der obere Stempel 20 wird nun soweit nach unten gefahren, bis das Vorprodukt 28 in seine gewünschte gestauchte endgültige Form umgeformt ist und der fertige Drahtformkörper 30 ausgeformt ist, wie in der in 1c gezeigten Endstellung erkennbar ist. Durch das Verfahren der Negativform 18 werden eventuell entstehende Reibungskräfte zwischen der Innenwand der Negativform 18 und der Außenoberfläche des Vorproduktes 28 eliminiert.
In 2 ist in schematischer Darstellung ein Diagramm gezeigt, in dem bezogen auf das fertige Endprodukt, nämlich der Drahtformkörper 30, die Verdichtung über die axiale Länge des Drahtformkörpers 30 aufgezeichnet ist. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, zeigt der Drahtformkörper 30 über seine axiale Länge betrachtet eine zumindest annähernd konstante Verdichtung.
In den 3 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Umformeinrichtung 40 dargestellt, die Umformeinrichtung 40 hat ein zweiteiliges Gehäuse 42 mit einer durchgängigen axialen Bohrung 44. In der axialen Bohrung 44 sind zwei identisch ausgebildete Umformstempel 46 verschieblich aufgenommen, die unter Bezugnahme auf die 7 und 8 nachfolgend kurz erläutert werden.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung des Umformstempels 46. Der Umformstempel 46 hat einen zylinderförmigen Flansch 48, von dessen Mitte konzentrisch ein hohlzylinderförmiger Stempelabschnitt 50 absteht. Um den Stempelabschnitt 50 sind insgesamt vier Stützfinger 52 gleichmäßig verteilt angeordnet (vgl. 8), die fest mit dem Stempelabschnitt 50 verbunden sind und über diesen in axialer Richtung hinausragen. Die Stützfinger 52 sind identisch ausgebildet und als Segmente eines Hohlzylinders ausgeführt. In Umfangsrichtung betrachtet (vgl. 8) sind die Stützfinger 52 so bemessen, dass jeweils eine Aussparung 54 erhalten bleibt, wobei der Kreisabstand zwischen jeweils zwei benachbarten Stützfingern 52 geringfügig größer ist als das Bogenmaß jedes Stützfingers 52.
Die beiden Umformstempel 46 sind in der axialen Bohrung 44 verschieblich aufnehmbar, wobei die Umformstempel 46 so relativ zueinander verdreht sind, dass jeweils der Stützfinger 52 des einen Umformstempels 46 in die Aussparung 54 des jeweils anderen Umformstempels 46 einführbar ist.
Soll nun ein Vorprodukt 56 umgeformt werden, wird das Vorprodukt 56, bei dem es sich um einen aus einem Draht gestrickten Schlauchabschnitt handelt, zunächst auf ein Stützelement 58 aufgezogen. Anschließend wird das Stützelement 58 mit dem aufgezogenen Vorprodukt 56 in den von den Stützfingern 52 gebildeten Raum eines der Umformstempel 46 eingeführt. Danach werden die Umformstempel 46 aufeinander zubewegt, wobei, wie zuvor bereits beschrieben, die Stützfinger 52 des einen Umformstempels 46 in die Aussparungen 54 des anderen Umformstempels 46 eingreifen und umgekehrt. Während des nachfolgenden Bewegungsablaufes wird das Stützelement 58 von dem einen Umformstempel 46 soweit nach innen in die Bohrung 44 eingeführt, bis das auf das Stützelement 58 aufgezogene Vorprodukt 56 mit seinen beiden Stirnseiten an den Stirnseiten der Stempelabschnitte 50 der Umformstempel 46 anliegt.
Anschließend werden die beiden Umformstempel 46 weiter nach innen gefahren, wobei das Vorprodukt 56 axial gestaucht wird. Aufgrund der Tatsache, dass die an den Stützfingern 52 der sich aufeinander zu bewegenden Umformstempel 46 entstehenden Reibungskräfte entgegengesetzt wirken, heben diese sich auf, so dass das Vorprodukt 56 eine gleichmäßige Verdichtung über seine axiale Länge betrachtet erfährt. Beim Zusammenfahren der Umformstempel 46 werden die Stützfinger 52 derart axial ineinander bewegt, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Stützfinger 52 eine zumindest annähernd geschlossene Stützfläche für das zwischen den Umformstempeln 46 angeordnete Vorprodukt 56 bilden.
Sobald die Umformstempel 46 in ihren Endstellungen angekommen sind, in denen sie mit ihren Flanschen 48 an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 42 anliegen, ist Ausformung des Drahtformkörpers 60 abgeschlossen. Anschließend werden die beiden Umformstempel 46 wieder auseinander gefahren, das Gehäuse 42 auseinander gefahren und der fertige Drahtformkörper 60 gemeinsam mit dem Stützelement 58 aus dem Gehäuse 42 ausgeworfen.
Soll ein Drahtformkörper 60 gefertigt werden, der eine andere axiale Länge aufweist, wird auf die Stützfinger 52 und den Stempelabschnitt 50 des Umformstempels 46 eine Abstandshülse 62 aufgeschoben, die die Einführbewegung der Umformstempel 46 begrenzt, wenn die jeweilige Abstandshülse 62 an der Stirnseite des Gehäuses 42 zur Anlage kommt, wie in 6 gezeigt, einer vergrößerten Detailansicht des in 4 links gezeigten Endes der Umformeinrichtung 40.
Bezugszeichenliste

10: Umformeinrichtung
12: Gehäuse
14: Grundplatte
16: unterer Stempel
18: Negativform
20: oberer Stempel
22: Stützelement
24: Aufnahmeöffnung
26: Umformraum
28: Vorprodukt
30: Drahtformkörper
40: Umformeinrichtung
42: Gehäuse
44: Bohrung
46: Umformstempel
48: Flansch
50: Stempelabschnitt
52: Stützfinger
54: Aussparung
56: Vorprodukt
58: Stützelement
60: Drahtformkörper
62: Abstandshülse

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Drahtformkörpers, bei dem ein aus mindestens einem Draht gefertigtes Vorprodukt von einer Umformeinrichtung in axialer Richtung gestaucht wird, wobei das Vorprodukt zumindest abschnittsweise radial nach außen gegen eine Negativform der Umformeinrichtung derart aufgeweitet wird, dass es seine endgültige Außenform bekommt, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform während des Stauchens zumindest abschnittsweise derart mitgeführt wird, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes und dem sich bewegenden Abschnitt der Negativform unterbunden, die Reibungskräfte zumindest aber gegenüber der axialen Bewegung des Vorproduktes, den das Vorprodukt während des Stauchens erfährt, reduziert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt eine in axialer Richtung verlaufende Öffnung, vorzugsweise eine Durchgangsöffnung, aufweist, in welche vor dem Stauchen ein Stützelement eingesetzt wird, welches das Vorprodukt beim Stauchen von innen her abstützt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform aus zwei abschnittsweise ineinandergreifenden Formelementen gebildet ist, welche sich beim Stauchen derart axial ineinander bewegen, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Formelemente eine zumindest annähernd geschlossene Oberfläche bilden, gegen die die während des Stauchens radial erweiternden Abschnitte des Vorproduktes geformt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vorzugsweise durch Stricken, Weben oder Wirken hergestellte Vorprodukt eine sich in axialer Längsrichtung durch das Vorprodukt erstreckende Durchgangsöffnung aufweist, in welche vor dem Stauchen eine quer zur axialen Längsrichtung verlaufend angeordnete Trennscheibe eingesetzt wird, welche durch das Stauchen des Vorproduktes in den fertigen Drahtformkörper eingeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt aus einem ersten Drahtgewebe, -gewirk oder -gestrick aus einem ersten Draht und einem Armierungsgestrick, -gewebe oder -gewirk aus einem gegenüber dem ersten Draht dickeren zweiten Draht gefertigt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt gebildet wird, in dem zumindest ein länglicher Draht zunächst in Form einer spiralförmigen Helixstruktur vorgeformt, der spiralförmig vorgeformte Draht anschließend in die Umformeinrichtung zur Bildung des Vorproduktes eingelegt und das Vorprodukt anschließend mit Hilfe der Umformeinrichtung zu dem Drahtformkörper umgeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Draht einen mehreckigen, vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte der Außenoberfläche des umgeformten Drahtformkörpers durch Fügen fest miteinander verbunden sind.
Umformeinrichtung zum Umformen eines aus mindestens einem Draht gefertigten Vorproduktes (28; 56) in einen Drahtformkörper (30; 60), mit einer Negativform (18), mindestens einem zum axialen Stauchen des Vorproduktes (28; 56) beweglichen Umformstempel (18; 46), der mit der Negativform (18) zum Umformen des Vorproduktes (28; 56) in den Drahtformkörper (30; 60) zusammenwirkt, und einem Gehäuse (12; 42) für den Umformstempel (18; 46) und die Negativform (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform (18) gemeinsam mit dem Umformstempel (18; 46) zum Gehäuse (12; 42) derart beweglich ist, dass Reibungskräfte zumindest zwischen dem sich während des axialen Stauchens des Vorproduktes (28; 56) aufweitenden Abschnitt des Vorproduktes (28; 56) und dem sich bewegenden Abschnitt der Negativform (18) unterbunden, die Reibungskräfte zumindest aber gegenüber der axialen Bewegung des Vorproduktes (28; 56), die das Vorprodukt (28; 56) während des Stauchens erfährt, reduziert sind.
Umformeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform mindestens ein während des Stauchens gemeinsam mit dem Umformstempel (46) zum Ausformen des Drahtformkörpers (60) zusammenwirkendes Formelement (52) aufweist, das im Gehäuse (42) verschieblich gelagert ist und gemeinsam mit dem Umformstempel (46) verstellbar ist.
Umformeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform zwei abschnittsweise ineinandergreifende Formelemente (52) aufweist, welche sich beim Stauchen derart axial ineinander bewegen, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Formelemente (52) eine zumindest annähernd geschlossene Stützfläche bilden, die die während des Ausformenes des Drahtformkörpers (60) radial erweiternden Abschnitte des Vorproduktes (56) abstützt, dass jedem Formelement (52) ein Stempelabschnitt (50) des Umformstempels (46) zugeordnet ist, und dass die Formelemente (52) und die Stempel (50) zum Ausformen des Drahtformkörpers (60) zusammenwirken.
Umformeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nahe der Stirnseite jedes Stempelabschnittes (50) des Umformstempels (46) das jeweilige Formelement absteht, dass die Umformstempel (46) im Gehäuse (42) entlang einer gemeinsamen Längsachse verschieblich gelagert und aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind, und dass die beiden Formelemente mit komplementär zusammenwirkenden Stützfingern (52) versehen sind, welche sich beim Zusammenfahren der Umformstempel (46) derart axial ineinander bewegen, dass die bereits miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Stützfinger (52) eine zumindest annähernd geschlossene Stützfläche für das zwischen den Umformstempeln (46) angeordnete Vorprodukt (56) bilden.
Von einem Massenstrom quer zu durchströmender Drahtformkörper aus mindestens einem Draht, der einen über seine durchströmte axiale Länge betrachteten vorgegebenen durchschnittlichen Strömungswiderstand aufweist, der bezogen auf den vorgegebenen durchschnittlichen Strömungswiderstand in einem Bereich von maximal ±5%, vorzugsweise in einem Bereich von maximal ±2,5% über die axiale Länge betrachtet variiert.