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Die vorliegende Erfindung betrifft einen im wesentlichen flächig plattenförmigen Energie-, insbesondere Wärme-Absorptions-und/oder-Austauschkörper mit einem jeweils über die Breite der Platte bzw. Tafel mit linearen Abschnitten mäandrierenden, von einem Wärmeträgerfluid, insbesondere Wasser, durchströmbaren Fluidführungs-Rohr oder einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel zueinander angeordneten derartigen Rohren aus einem metallischen Werkstoff und mit einer jeweils sich zwischen den genannten Rohrabschnitten bzw.
Rohren erstreckenden, zumindest an Teilbereiche der Aussenf) äche (n) derselben flächig anliegenden, im wesentlichen plattenbzw. blatt- bzw. blechartigen Energie-, insbesondere Wärme-Aufnahme- und -Übertragungsfolie, ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, ein Verfahren zur Herstellung der neuen Wärmetauchkörper bzw. -platten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die häufigst verwendete Art von derartigen, auf Aufnahme und Übertragung von Energie aus der Umwelt in ein der Nutzung zuzuführendes Wärmeträgerfluid ausgelegten Einrichtungen ist durch die in vielen Varianten vorgeschlagenen, tatsächlich ausgeführten und im Handel angebotenen Sonnenkollektoren realisiert. Diese bestehen prinzipiell aus einer Absorberplatte, die aus warmeleitfähigem Metall hergestellt ist und mit der Rohre verbunden sind, die in der Form von Gittern, Spiralen, Stangen oder dgl. gebogen oder geschweisst sind. Die Absorberplatte ist in einem dichten wärmeisolierenden Gehäuse untergebracht, das mit einer durchsichtigen bzw. durchscheinenden Vorderseite versehen ist, die derart der Sonne zugewandt ist, dass die Aufnahme eines Höchstmasses an Sonnenstrahlung möglich ist.
Es ist eine zwingende Forderung, eine gute Verbindung zwischen Platte und Rohren vorzusehen, um bestmögliche Wärmeübergangseigenschaften für den Weg vorzusehen, der von der Platte durch die Rohrwände zum Wasser als Wärmeträgerfluid führt, das durch die Rohre strömt. In der Vergangenheit wurden mehrere Verfahren entwickelt, die kurz angeführt werden.
So führt eine Verbindung von Rohren und Blechen mittels Silberlot zwar zu einer hervorragenden Verbindung, aber auch zu hohen Herstellungskosten ; weiters kommt es oft zum Verwerfen der Platte. Herkömmliches Weichlöten führt zwar nicht zum Verwerfen, aber das Lot neigt zum Schmelzen, wenn die Rohre nicht mit Wasser gefüllt sind.
Ein relativ zufriedenstellendes Verfahren besteht dann, dass man die Metallbleche vorformt, indem man sie in Nuten oder Vertiefungen in der gewunschten Form eindrückt und dann zwei symmetrisch geformte Bleche miteinander durch Schweissen verbindet, um eine Absorberplatte zu bilden. Dieses Verfahren ist allerdings aufwendig und auf Stahlbleche beschränkt geeignet, da weder Kupfer- noch Aluminiumbleche auf solche Weise geschweisst werden können.
Weiters kann man Rohre auf Bleche afklemmen, die flach bzw. eben sind oder mit Halbkreisnuten versehen sind, die eng auf den äusseren Rohrumfang passen. Die Rohrklemmen sind mit Abstand längs des Rohres angebracht und drücken es gegen das Metallblech. Diese Ausführungart ist zwar von den Kosten her erträglich, aber der Wärmeübergang Ist nicht optimal
Im Handel erhältlich sind auch gegossene, in jeweils gewünschter Zahl zu einem Sonnenkollektor vereinigbare Aluminiumplatten-Elemente mit ebenen, der Sonne zugewandten Aussenflä- chen, welche mittig unterseitig jeweils zwei mit ihren konkaven Flächen einander zugekehrte, etwa C-förmigen Querschnitt aufweisende KlammerfortsÅatze aufweisen, zwischen weiche jeweils das Rohr für das Wärmeträgerfluid in nicht verformtem Zustand eingeklemmt werden kann.
Nachteil dieses Systems ist der relativ hohe Materialverbrauch für den Guss - und die Tatsache, dass auf der Energleeinstrahlseite, bedingt durch die aussenseitig über dem Rohr angeordnete Aluminiumplatte, der Wärmefluss zum Rohr und letztlich m das Fluid gehemmt wird.
Weiters ist aus der CH 635 009 A ein Verfahren zum Verbinden gerader Metallrohre mit einem flachen Metallblech bekannt geworden, mit einer Abfolge der folgenden Schritte.
- Anbringen von mehreren, mit Abstand angeordneten, parallelen Einschnitten in das Blech, die bezüglich der Rohrachse jeweils symmetrisch und senkrecht angeordnet sind ; - Verformen des Bleches durch Eindrücken der Bereiche zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Einschnitten, zur Bildung von halbzylindnschen Ausbauchungen längs der Achse, die wechsel- weise in entgegengesetzten Richtungen aus der Blechebene hervorspringen ; - Einschieben des Rohres in die Ausbauchungen und schliesslich - Aufweiten des Rohres zu den Innenoberflächen der Ausbauchungen hin.
Nachteile dieses bekannten Verfahrens sind die relativ aufwendige Vorbereitung des EnergieAbsorptionsbleches mit Ausbuchtungen nach belden Seiten hin und weiters die schliesslich für die
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Fixierung der Rohre nötige Aufweitung. Es wird eine Absorptionsplatte mit einer Vielzahl von beidseitig halbzylinderförmig überstehenden "Rippen" erhalten.
Aus der DE 43 34 916 AI ist ein Solarabsorber bekannt geworden, dessen Herstellung sehr material- und fertigungsaufwendig ist. Gemäss dieser Schrift werden durch einen Material-Press- und-Ziehvorgang ein ein Fluidführungsrohr umschliessendes Bett und das Rohr seitlich übergreifende Halteleisten gebildet, wobei das Rohr selbst beim Einpressen einen abgeflachten Querschnitt erhält. Zusätzlich zur schon angesprochenen aufwendigen Fertigung ist dort der wesentliche Nachteil gegeben, dass die Wärme-Träger-Rohre über die Oberfläche der Solar-Paneele weit hinausragen und somit in jedem Fall wesentlich grössere Flächen, z. B. für unerwünschte Verschmutzungen, und damit Wirkungsgrad-Senkungen gegeben sind.
Einen Wärmetauscher betrifft auch die DE 35 21 378 A 1, welcher allerdings nicht für Strahlungsabsorption, also etwa als Solar-Kollektor, vorgesehen ist.
Es ist dort zwar eine Vorspannung von Nuten im Paneel für die Gewährleistung einer satten Umschliessung der in ihnen verlaufenden Wärmeträgerfiuid-Rohre vorgesehen, ein Schritt für einen besonders intensiven, durch materialfluss-unterstützten durchgehenden Verbund durch radiales Ein- und Umpressen des Rohres mit dem Absorberblech ist dort nicht vorgesehen, sondern vielmehr bloss ein axiales Pressen, was allerdings vornehmlich nur der Lagefixierung des Fluidrohres im Blech dient.
Der DE 30 04 311 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherplatten, gebildet mit Rohren für das Wärmetauschmedium, die mit einer Metallplatte verbunden werden, zu entnehmen, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, dass die Verbindung über eine das Rohr umhüllende Blechlamelle oder über Drahtgitter bzw. Spangen erfolgt, weiche mit ihren Randbereichen in die Blechplatte eingewalzt bzw. eingepresst werden, wobei verschiedene Methoden, wie Kaltwalzen, Eindrücken der gratigen Ränder von Stanzungen und dgl. vorgeschlagen werden. Dort ist auch eine Variante beschrieben, bei welcher die Rohre an der Berührungsstelle mit der Metallplatte abgeflacht sind.
Bei allen in der DE-A1 vorgeschlagenen Varianten zur Befestigung der vom Wärmeträgerfluid durchströmbaren Rohre ist der Nachteil gegeben, dass der grösste Teil der Wandung der Rohre mit dem Energieabsorptionsblech nur wenig in engen Kontakt kommt, sodass der Energiefluss vom Energiesammelblech über die Rohrwandung zum Wärmeträgerfluid nur mangelhaft ist.
Die US-4, 517. 721 A beschäftigt sich mit einem Sonnenkollektor und besonders mit der Ausführung und Seitabdeckung von dessen Gehäuse. Dort ist eine der Einwirkung der Sonne bzw. des Tageslicht ausgesetzte Energiekollektor-Folie, z. B. aus einem Aluminium-Superlegierungsblech, vorgesehen, welche zur Einstrahlungsseite nach oben hin stark gekröpfte, omega-artigen Querschnitt aufweisende Ausbuchtungen aufweist, weiche die vom Wärmeträgerfluid durchströmten Rohre umschliessen. Nachteil dieser bekannten Ausführungsart ist, dass die Rohre rippenartig voll aus der Kollektorfläche herausragen, bei schrägerer Bestrahlung daher Schatten werfen, und die Rohre ausserdem überhaupt nicht direkt, sondern nur über den Weg durch die sie umhüllende Folie mit der Wärmeenergie beaufschlagt werden.
Praktisch die gleichen Nachteile weist die Konstruktion des Sonnenkollektor-Paneels gemäss der GB 1, 565. 092 auf.
Hinzuweisen ist weiters auf die EP 41653 Al, welche ein Wärmetauschelement zum Gegenstand hat, bei dem ein Wärmeträger-Rohr in eine Nut eines Trägerblech eingelegt ist und bei weichem die Innenwand der Nut an das Rohr angepresst ist. Um den für einen effektiven Wärme- übergang wichtigen Anlagedruck sicherzustellen, sind Verbindungsmittel vorgesehen, welche den offenen Nutspalt überbrücken.
Die dortigen Erfinder sind sich offenbar hinsichlich Aufrechterhaltung eines satten Verbundes zwischen Wärmeträgerfluid-Rohr und dasselbe über einen Grossteil seines Mantelumfang umschliessendem Wärmetauschpaneel nicht sicher genug gewesen : Sie haben daher eine echte, den Nutspalt deckende Überbrückung vorgesehen, wie die Fig. 1 bis 3 der EP-A1 zeigen, oder aber zumindest eine Zick-Zack-Haltenaht, welche die seitlichen Haltelippen für die Rohre über den Nutspalt hinweg verbindet und zusammenhält.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine neue Art von Energie-Sammelund -Weitergabe-Platten, -Tafeln oder -Paneelen flachen Typs zu schaffen, deren Fertigung relativ einfach und anlagen-technisch wenig aufwendig ist und bei weichen durch eine innige Verbindung
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des Energiesammelblechs und der Wärmeträgerfluid-Rohre die Verluste beim Wärme-Energiefluss vom Blech zum Rohr und letztlich in das dasselbe durchströmende Fluid möglichst gering gehalten werden, wobei aber gleichzeitig ein möglichst direkter Energiefluss von aussen zum Wärmeträgerfluid hin gewährleistet ist
Darüber hinaus wird als bevorzugtes Ziel angestrebt, bei Erzielung der eben genannten Effekte möglichst eine nicht durch vorstehende Rippen und dgl.
gestörte, glatte Oberseite zu erreichen, wobei die Rohre mit dem Absorptionsblech im wesentlichen flächenbündig sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die durch verschiedene Versuche gewonnene Erkenntnis zugrunde, dass auf Vorsichtsmassnahmen, wie sie aus der EP 41653 A1 hervorgehen, problemlos verzichtet werden kann-was in jedem Fall eine Vereinfachung bringt und auch korrosionstechnisch günstiger ist - schliesslich fällt eine dritte Materialart, nämlich die der dort vorgesehenen Verbindungsbrücke oder -naht weg. Dieser Verzicht kann, wie gefunden wurde, dadurch ermöglicht werden, dass nicht nur ein im wesentlichen ziehender Materialverformungsprozess bei der Ausbildung seitlicher Haltelippen für das Fluidrohr - z. B. durch zangenartige Bewegung eines entsprechenden Werkzeugs - vorgenommen wird, sondern zusätzlich ein quer drückender Verformungsprozess.
Es wurde gefunden, dass allein durch einfache Pressvorgänge mechanisch durchaus stabile, die oben angeführten Forderungen bezüglich Energie- bzw. Wärmefluss durchaus zufriedenstellend erfüllende Energie bzw. Wärmekollektor-Platten bzw. -Tafeln herstellbar sind, weiche letztendlich noch den Vorteil haben, bei Notwendigkeit einer Entsorgung bzw. eines Recyclings der wertvollen Metall-Materialien ihrer Komponenten problemlos, z. B. durch einfaches Aufbiegen, zerlegbar zu sein, sodass auf rein mechanische Weise eine saubere Trennung der verschiedenen Metalle zu erreichen ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine neue Energie-, insbesondere Wärme-Absorptions- und/oder Tauschplatte bzw. -tafel, mit einem jeweils über die Breite der Platte bzw. Tafel mit linearen Abschnitten mäandrierenden, von einem Wärmeträgerfluid, insbesondere Wasser, durchströmbaren Fluidführungs-Rohr oder einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel zueinander angeordneten derartigen Rohren aus einem metallischen Werkstoff und mit einer jeweils sich zwischen den genannten Rohrabschnitten bzw.
Rohren erstreckenden, zumindest an Teilbereiche der Aussenfläche (n) derselben flächig anliegenden, im wesentlichen platten- bzw. blatt- bzw. blechartigen Energie-, insbesondere Wärme-Aufnahme- und -Übertragungsfolie, ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, wobei die einzelnen Abschnitte des Wärmeträgerfluid-Führungsrohres bzw. die einzelnen Fluid-Führungsrohre jeweils-im wesentlichen über die gesamte Breite der Energie- bzw. Wärmetauschplatte hin sich erstreckend-in einer denselben kraft- und energiefluss-schlüssig anlie-
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-Rinneeiner mit ihr einstückigen, im wesentlichen flachen bzw. ebenen, sich jeweils bis zu einer benachbarten Tasche bzw.
Rinne erstreckenden Energietausch-Zone flankiert ist, und wobei den jeweiligen Rohrabschnitt bzw. das jeweilige Rohr seitlich übergreifende, bevorzugt über die gesamte Breite der Wärmetauschplatte sich erstreckende, Rohr-Klemm- bzw. -Halte-Lippen bzw. -Leisten angeordnet oder ausgebildet sind. Die neue Energie-Tauschplatte ist dadurch gekennzeichnet, - dass die einzelnen Abschnitte (20) des Wärmetragerfiutd-Führungsrohres (2) bzw. die einzel- nen Fluid-Führungsrohre (20') im wesentlichen eine abgeplattete Querschnittsform und eine
Wandung (200) mit einem im wesentlichen flachen bzw. abgeplatteten, rohrachsen-parallelen
Bereich (21) und dem rohrachsen-parallelen, im zylindermantelartig gekrümmten Bereich (22) aufweisen, und - dass der gekrümmte Wandungsbereich (22) der einzelnen Rohrabschnitte (20) bzw.
Rohre (20') jeweils - im wesentlichen über die gesamte Breite (b) der Energie- bzw. Wärmetausch- platte (1) hin sich erstreckend - in der Rohraufnahme-Tasche bzw. - Rinne (12) der Energie-, insbesondere Wärme-Aufnahme- und -Übertragungsfolie (10) angeordnet sind, - dass die genannten Rohr-Klemm- bzw. -Halte-Lippen bzw. -Leisten längs der beiden Über- gangszonen von der Rohr-Tasche bzw. -Rinne zur flachen bzw. ebenen Energietausch-Zone der Energie-Aufnahme- und -Übertragungsfolie, den jeweiligen Rohrabschnitt bzw.
das jewei- lige Rohr, ebenfalls im genannten Bereich der beiden seitlichen Übergangsbereiche vom fla- chen zum gekrümmten Wandungsbereich desselben übergreifen und - dass die der Einwirkung der Energie-, insbesondere Wärme(-Strahlungs)quelle direkt ausge-
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setzten und ihr zugewandten Aussenseiten der abgeflachten bzw. abgeplatteten Wandungs- bereiche der Rohrabschnitte bzw.
Rohre im wesentlichen flächenbündig mit den flachen bzw. ebenen Energietausch-Zonen der Energie-, insbesondere Wärme-Aufnahme-und-Übertra- gungsfolie, ausgebildet sind
Erfindungsgemäss erfolgt also nicht nur ein ziehender Materialverformungsprozess, wenn das Paneel-Blech um die Wärmeträgerrohre gezogen wird, sondern zusätzlich ein quer drückender Verformungsprozess, nämlich beim Abflachungs-Pressen des in der Nut des Paneels eingezogenen Rohres an dessen Oberseite und beim gleichzeitig erfolgenden Einpressen der das Rohr beidseitig randbegleitenden Haltelippen.
Durch diesen sowohl Zug- als auch Druckbeaufschlagung kombinierenden Verformungsvorgang wird zusätzlich zum Kraftschluss sogar eine Art Materialschluss zwischen Fluidrohr und dem dasselbe mehr als halbumfänglich umschliessenden Energietauschpaneel generiert und in jedem Fall ist das satte Anliegen der Nut des Paneels an der Aussenfläche des Fluidrohrmantels wesentlich intensiviert.
Damit ist, wie sich gezeigt hat, absolut keine Gefahr einer Desintegration von Rohr und Paneel - wie sie mit der Lösung gemäss der EP 41 653 A1 mit einer zusätzlichen den Nutspalt überbrükkenden Haltebrücke, Haltenaht od. dgl. ausgeschaltet werden soll - mehr gegeben, der Energiefluss Ist infolge der besonders intensiven Materialberührung bzw. -integration weiter verbessert, und schliesslich ist durch die Bündigkeit bzw. durch das Fluchten der direkt der Energieeinstrahlung ausgesetzten, abgeflachten Seite der Fluidrohre und des Energietauschpaneels auch die latente Gefahr einer, den Absorptionsgrad jedenfalls beeinflussenden Verschmutzung wesentlich gemindert.
Gleich vorweg sei allgemein zu den erfindungsgemässen Platten bzw. Tafeln bemerkt, dass das mit parallelen oder im Winkel zueinander angeordneten Rohrabschnitten ausgebildete, jeweils über die Tafelbreite mäandrierende Wärme-Trägerfluid-Rohr einstückig sein kann und z. B. jeweils von Rohrabschnitt zu Rohrabschnitt in der Tafel einen seitlich die Tafel überragenden Rohrbogen aufweisen kann. Es kann auch mehrteilig sein, wobei die Rohrbögen mit, gegebenenfalls lösbaren, fluiddichten Anschlusselementen an die Rohrabschnitte in der Tafel gebunden sind.
Bei einem anderen System können mehrere Einzelrohre in der Tafel vorgesehen sein, deren Öffnungen fluiddicht an je eine seitlich angeordnete Fluid-Verteiler- und -Sammler-Leiste angeschlossen sind.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass technisch und kostenaufwendige Schweiss-, Löt-, Klebvorgänge oder dgl. vermieden sind und durch wenig aufwendige Pressvorgänge grossflächig ein sattes, den Wärmefluss nicht behinderndes Anliegen des Absorberbleches an den Aussenseiten der Rohre und - als Folge der grossen Kontaktfläche - ein grosser Querschnitt für den Wärmefluss zur Verfügung steht.
Ein Grossteil des Rohrmantels, im Extremfall sogar praktisch dessen gesamte Aussenfläche, ist in die Absorberfläche integriert, wobei ausserdem ein ausgezeichneter mechanischer Halt und hohe mechanische Festigkeit sowie Stabilität der neuen Energie-Absorberplatten bzw. -tafeln gegeben sind.
Bei der erfindungsgemässen Ausführungsform der Energiekollektoren mit Rohren mit abgeflachten, direkt der Energieeinwirkung, Strahlung oder dgl. ausgesetzten Wandungsbereichen ist der Vorteil gegeben, dass dort statt laminarer, eher turbulente Strömung auftritt, wodurch die thermische Austauscheffizienz der Wärmeträgerflüssigkeit optimal ausgenützt werden kann.
Erfindungsgemäss besonders bevorzugte Metall-Materialien für die Wärmeträgerfluid-Rohre und die Wärmeabsorber-Bleche nennet der Anspruch 2.
Vorteilhaft ist eine Material-Kombination gemäss Anspruch 3, da sie auf jederzeit verfügbare und bewährte, handelsübliche Komponenten, wie Kupferrohre jeweils gewünschter Dimension sowie auf Aluminium- oder Stahl- bzw. Eisenbleche verschiedener Materialstärke und dgl. zurückgreifen kann.
Ergänzt kann dieser Vorteil noch dadurch werden, dass, wie aus Anspruch 4 hervorgeht, auch Abfallbleche bzw. für ein Recycling vorgesehenes Blech- bzw. Plattenmaterial für die Absorber-Bleche Einsatz finden kann. Im Fall eines Einsatzes verbrauchter Druckplatten für diesen Zweck ist noch zusätzlich der Vorteil gegeben, dass deren chemische Beschichtung einen hervorragenden Haftgrund für eine Strahlungs- und Wärme-Absorptionsfarbe abzugeben imstande ist.
Durch die gemäss Anspruch 5 vorgesehenen, etwa streifenförmigen Halteleisten und deren
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Befestigung lässt sich-auf jeweilige Bedürfnisse und vorhandene Ressourcen bezüglich WerkstattInfrastruktur abgestimmt - eine besonderes stabile Halterung und Fixierung der Rohre für das Wärmeträgerfluid in den Taschen bzw. Rinnen der Energieabsorptions-Folie erzielen.
Die Bindung dieser Halte-Leisten an die Energle-Absorptions- und Weitergabe-Folie lässt sich zusätzlich durch sich dort einpressende Verankerungselemente dieser Leisten, wie gemäss Anspruch 6 vorgesehen, verbessern.
Eine weitere wegen des geringen Fertigungsaufwands bei gleichzeitig erzielbarem, optimalem Verbund zwischen Fluidführungs-Rohr und Energie-Absorptionsfolie bzw. deren RohraufnahmeTasche besonders bevorzugte Verfahrensvariante gemäss Anspruch 7, sieht eine von Ziehund Material-Fliessvorgängen begleitete Pressfixierung des Rohres durch eine Art "Aufziehen" der es umhüllenden Tasche bzw. Rinne auf dasselbe vor.
Das Ergebnis ist-zumindest in seinen Auswirkungen auf den Energiefluss - praktisch als Einstückigkeit von Rohrtasche und Rohr anzusprechen, es existiert dann praktisch keine Grenzfläche mehr, weiche den Wärmeübergang vom Absorptionsblech zum Rohr behindern könnte. Damit kann der Wirkungsgrad von mit dieser Variante des Erfindungsgegenstandes ausgestatteten Wärmeenergie-Absorptions- und -Austausch-Einrichtungen, Sonnenkollektoren und dgl. wesentlich angehoben werden.
Eine weitere, im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugte Ausführungsvariante gemäss Anspruch 8 sieht vor, die weiter oben beschriebenen, zumindest jedesmal einen gesonderten Montageschritt erfordernden, Halteleisten entfallen zu lassen und an ihre Stellen durch entsprechende Formung und Gestaltung die Übergangszonen von den Rohraufnahme-Taschen zu den Energie-Austauschzonen selbst als das Fluidführungsrohr oben beidseitig umklammern übergreifende Halte-Lippen auszubilden.
Im Rahmen dieser Lippenbildung ist es fertigungsökonomisch besonders vorteilhaft, wenn diese mit der Taschen- und Energie-Austausch-Zone integral einstückigen Halte-Lippen - wie gemäss Anspruch 9 vorgesehen-durch einen Pressvorgang gebildet sind.
Günstig für die Erhöhung der Stabilität der eben beschriebenen, integralen Haltelippen ist es, wie aus Anspruch 10 hervorgeht, gleichzeitig und zusammen mit dem Einpressen des Fluidfüh- rungsrohres in die es satt umhüllende Tasche und dem Pressen der Halte-Lippen eine die Tasche aussenseitig umhüllende und die Halte-Lippen innenseitig verstärkende Verstärkungsmanschette mitzupressen.
Fertigungstechnische Erleichterungen bringt es, wenn, wie gemäss Anspruch 11 vorgesehen, die Rohraufnahme-Taschen schon so vorgebildet sind, dass die künftig die Rohre fixierenden Halte-Lippen schon so weit ausgebildet sind, dass in diesem Produktionsstadium beim Einbringen des Rohres bzw. Rohrabschnitts dasselbe bzw. derselbe in die so vorgebildete Tasche über seine gesamte Länge sozusagen einschnappt. Damit ist eine erste Lagefixierung gewährleistet und es kommt bei der Endpressung, bei welcher dann relativ hohe mechanische Kräfte infolge des Fliessund Zieh-Pressvorganges auftreten, zu keinen unerwünschten Verlagerungen des Rohres, zu unerwarteten Verbiegungen oder dgl.
Insbesondere für Energie-Absorptions- und -Austauschplatten, welche für die Gewinnung von Wärme aus Strahlungsquellen, wie z. B. aus Sonnen- bzw. Tageslicht, vorgesehen sind, ist eine Beschichtung mit einer dunklen und gleichzeitig wenig reflektierenden Farbe gemäss Anspruch
12 günstig.
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eine hohe mechanische Stabilität des Paneels als Folge der praktisch vollumfänglichen Umklammerung des einzelnen Rohres durch die Energie-Absorptions-Folie bzw. durch deren Rohraufnahme-Tasche.
Auch Im Falle von Energie-Austausch-Paneelen mit abgeflachten Rohrabschnitten bzw. Rohren lässt sich noch durchaus ausreichende mechanische Stabilität und Fixierung der Rohre im Energieabsorptions-Blech erzielen, wenn, wie gemäss Anspruch 14 vorgesehen, der Rohrquerschnitt etwa halbkreisförmig ist. Der flache Wandungsbereich hat hiebei die grösste Breite und bei durch die Paneelbreite vorgegebener, unveränderlicher Länge damit auch eine grosse Fläche, weiche-von den seitlichen Halte-Lippen abgesehen - als Wandung selbst mit einer Energiequelle direkt in Kontakt kommt, sodass die Verluste im Energie- bzw. Wärmefluss minimiert sind.
Eine
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bevorzugte Bauweise mit einer zueinander gewinkelten Anordnung der sich über eine Breite des neuen Energiesammelpaneels erstreckenden Rohrabschnitte des Wärmeträger-Fluidführungs- rohres offenbart der A n s p r u c h 15. Bei schräger Anordnung der Energie-Tauschplatte selbst ist so ein stetiges Aufwärtsfliessen des Wärmeträgerftuids im Rohr ohne Stau, wie er bei zueinander parallelen und horizontal angeordneten Rohrabschnitten auftreten kann, vermieden.
Die beim oben erwähnten ziehenden Pressformen der Halte-Lippen und beim endgültigen pressenden Umhüllen der Rohre mit den Taschen auftretenden hohen Reibungskräfte können unter Umständen sogar zu einem teilweise materialbündigen Schluss der Rohraufnahmetasche mit dem Rohr führen.
Wie eingangs erwähnt, bildet einen weiteren wichtigen Gegenstand der Erfindung die Art und Weise der Herstellung der neuen Energie-Absorptions-und-Übertragungs-Platten.
Eine wegen des geringen Fertigungsaufwands besonders bevorzugte Methode der Herstellung der neuen Wärmekollektorplatten gemäss Anspruch 16 ist dadurch gekennzeichnet, - dass in einem ersten Schritt mittels entsprechend geformtem Pressgesenk in ein für die Ener- gie-Aufnahme- und -Übertragungs-Folie vorgesehenes Metall-Blech oder in eine derartige
Metall-Platte mittels Press- (Zieh-) Vorgang eine der Mantel-Aussenfläche des vorgesehenen
Fluidführungs-Rohrabschnittes bzw. -Rohres entsprechende Innen-Fläche aufweisende, längliche, zylinder-teilmantelförmige, bevorzugt zumindest halbzylindrische, Rohraufnahme-
Tasche bzw. -Rinne eingeformt wird, - dass in einem zweiten Schritt an den Übergangszonen zu den beidseitig der Tasche bzw.
Rinne anschliessenden flachen Zonen der Energie-Aufnahme- und -Übertragungs-Folie, be- vorzugt durch horizontale Pressdruckausübung von beiden Seiten her, jeweils die Rohrhalte-
Lippen vorgebildet werden, - dass in einem dritten Schritt - gegebenenfalls unter durch die vorgebildeten Haltelippen be- dingtem Einschnappen - ein Fluidführungs-Rohrabschnitt oder eines der Fluidführungs-Rohre in die vorgebildete Rohraufnahme-Tasche bzw. -Rinne eingebracht wird, - und dass schliesslich in einem vierten Schritt mittels Pressvorgang mit flachem (Gegen-) Press- stempel unter Endformung der beidseitig übergreifenden Halte-Lippen und unter straffend fliess-zieh-verformender Umhüllung des einzelnen Fluid-Rohrabschnitts bzw. -Rohres sowie unter Abflachung des Rohrquerschnitts die Ausbildung des abgeflachten bzw.
abgeplatteten
Wandungsbereiches des einzelnen Rohrabschnittes bzw. Rohres vorgenommen wird.
Um einen besonders satten Sitz der Rohrabschnitte bzw. Rohre in den Taschen bzw. Rinnen der Energie-Austauschfolie zu erreichen, kann die Einschaltung eines Zwischenschrittes mit beidseitiger Druckbeaufschlagung der schon vorgebildeten Halte-Lippen nach innen gemäss An- spruch p ru c h 17 von Vorteil sein.
Bemerkenswert an dieser Herstellungsweise ist der Verzicht auf alle anderweitigen, sonst üblichen Methoden der Fixierung der Lage der Rohre, wie z. B. Schweissen, Löten, Kleben, usw. und die ausschliessliche Nutzung der durch die Fliess- und Ziehvorgänge beim Pressen erreichten Verklemmung der Rohre in ihren Taschen.
Bevorzugt ist eine für die Verstärkung der Halte-Lippen vorgesehene Einarbeitung einer Man- schette als Einlage gemäss Anspruch 18.
Schliesslich bildet einen weiteren wesentlichen Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung der neuen Wärmeenergie-Kollektor-Platten. Bei einer aus Gründen der Robustheit und damit hohe Einsatzbereitschaft gewährleistenden, bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung gemäss Anspruch 19 ist vorgesehen, - dass auf einem mit zumindest einem Presszylinder oder dgl. druckbeaufschlagbaren, im wesentlichen auf- und abbewegbaren, Pressentisch ein Press-Formungs-Gesenk bzw. -Block mit einer der Aussenfläche der vorgesehenen Rohraufnahme-Tasche bzw. -Rinne entspre- chenden Formungsrinne angeordnet ist, welches Gesenk bzw.
welcher Block beidseitig von je einem Pressarm mit nach unten hin überhängend abgeschrägten Halte-Lippen-Presskopf zweier-im Querschnitt bevorzugt etwa gewinkelt gebauter - jeweils mittels seitlichen Presszy- lindern druckbeaufschlagbaren, auf mindestens einer Führung am oder im Gesenkblock hori- zontal auf einander zu oder voneinander weg bewegbaren Pressbacken übergriffen ist, wei- che Pressbacken jedoch vor der Endpressung des Rohres zur Verbindung mit der es umhül- lenden Aufnahme-Tasche und zu dessen Abflachen sowie zur Ausbildung der beidseitigen
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Halte-Lippen beidseitig seitlich nach aussen zurückzieh-oder-schiebbar und zumindest in eine Position absenkbar sind, wo die Oberseiten der Pressarme höchstens mit der Oberseite des Gesenkes fluchten,
- und dass als Gegenwerkzeug ein, gegebenenfalls mittels Presszylinder, druckbeaufschlagba- rer und vertikal bewegbarer, eine im wesentlichen ebenflächige Unterseite aufweisender-für den Kraftschluss von Fluidführungs-Rohr und Rohraufnahme-Tasche und für die Bildung der mit den flachen Energie-Austausch-Zonen der Energie-Aufnahme- und -Übertragungsfolie Im wesentlichen flächenbündigen, oberseitigen Abplattung der Wandung des Fluidführungsroh- res vorgesehener - Gegendruck-Stempel oder dgl. mit in denselben-für eine Vorformung der
Rohraufnahme-Tasche und deren sie oberseitig begrenzenden Halte-Lippen vorgesehenen- lösbar einsetzbarem, der Form und Dimension eines jeweils zum Einsatz kommenden Fluid-
Führungsrohres entsprechendem Gegen-Formungszylinder vorgesehen ist.
Diese Art der Bauweise der Produktionseinrichtung hat den Vorteil, dass sie sich mit geringen Mitteln mit handelsüblichen Bestandteilen ohne grossen Aufwand realisieren lässt und dass die Produktion der neuen Energieabsorptions-Platten im Extremfall sogar in einem Ein-Mann-Betrieb und mit handbetriebenen Press-Werkzeugen erfolgen kann.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert :
Es zeigen die Fig. 1 bis 3 in schematischen Schrägansichten drei Bauweisen von EnergieAbsorptions- und -Austausch-Paneelen, wobei die prinzipielle Bauart gemäss Fig. 2 erfindungsgemäss bevorzugt ist, die
Fig. 4 bis 7 schematische Schnittansichten der neuen Paneele und die
Fig. 8 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung für eine Herstellung der neuen Energle-Austausch-Paneele
Die schematischen Prinzipskizzen der Fig. 1 und 2 zeigen, jeweils in Schrägansicht eine Energie-, insbesondere Wärme-Absorptions-und/oder Austauschpiatte 1 mit einer Breite b, welche mit einer Energie-, insbesondere Wärme-Aufnahme- und -Übertragungsfolie 10 gebildet ist, die wie in Fig.
1 gezeigt, von den mit ihr verbundenen, zueinander parallel angeordneten Rohrabschnitten 20 eines oszillierend über die Breite b der Folie 10 mäandrierenden, von einem Wärmeträgerfluid F durchströmten Rohres 2 durchmessen wird, wobei die Rohrabschnitte durch Rohrbögen 207 miteinander verbunden sind.
Die Fig. 2 zeigt ein ganz analog gebautes Wärmetausch-Paneel 1, wobei jedoch die Abschnitte 20 des Wärmeträger-Fluidführungsrohres 2 nicht parallel zueinander, sondern in einem spitzen Winkel a, der z. B. zwischen 0, 5 und 5 betragen kann, zueinander angeordnet sind, sodass bei schräg geneigter Platte ein stetig ansteigendes Fliessen des Wärmeträgerfluids erfolgt.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie das Paneel 1 von einer Serie von zueinander parallelen Rohren 20'geringeren Durchmessers durchquert wird, welche jeweils fluiddicht an ein Wärmeträgerfluid- Verteiler-Rohr 290 und ein derartiges Sammel-Rohr 291 grösseren Durchmessers angeschlossen sind. Die Pfeile zeigen jeweils die Strömungsrichtung des Wärmeträgerfluids F an.
Den Erfindungsgegenstand näher erläutert die Schnittansicht des neuen Energie-Absorptionsund Weitergabe-Paneels 1 der Fig. 4.
In einer etwa zylindrischen Innenraum aufweisenden, linear länglich sich etwa wie eine Rinne quer über die Breite der Energie-Aufnahme- und Austauschfolie 10 erstreckenden, aus derselben z. B. durch einen Vorpressvorgang gebildeten Rohraufnahme-Tasche 12 ist ein nach oben hin abgeflacht ausgebildeter Rohrabschnitt 20 eines mäandrierenden Rohres oder ein derartiges Rohr 20'mit Wandung 200 untergebracht und zwar so, dass dessen im wesentlichen zylindrisch gekrümmter Wandungsbereich 22, gegebenenfalls sogar unter Zug stehend, satt an der Innenwand der Tasche 12 anliegt, womit der Übergang der von der Folie 10 aufgenommenen Wärme auf die Rohrwandung 200 besonders günstig ist und die so mit wenig Verlusten in die Wandung 200 gelangende Wärmeenergie vom den Rohrabschnitt 20 bzw.
das Rohr 20'durchströmenden fluiden Medium F auf- und mitgenommen werden kann.
Die Rohrwandung 200 geht vom zylindrischen Bereich 22 über zwei relativ schmale, rohrachsparallel verlaufende Übergangszonen 221 in einen abgeflachten Wandungsbereich 21 über, dessen Aussenfläche 213 direkt der Energieeinwirkung E ausgesetzt ist.
Auch die Rohraufnahmetasche 12 geht über zwei den Rohrabschnitt 20 bzw. das Rohr 20' beidseitig etwa an dessen Übergangsbereichen 221 vom zylindrischen 22 zum oberseitigen,
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flachen Wandungsbereich 21 übergreifende, aus der Energie-Absorptionsfolie press-gebogene Übergangszonen 112 einstückig in die flache, für die Aufnahme von Strahlungs- und/oder Umgebungswärme vorgesehene Energie-, insbesondere Wärmetausch-Zone 11 der Folie 10 über. Diese genannten beiderseitigen Übergangsbereiche 112 bilden gleichzeitig-die Ränder des abgeflachten energie-einwirkungs-zugewandten Rohrwandungsbereiches 21 übergreifende - Halte-Lippen 15 für den Rohrabschnitt 20 bzw. das Rohr 20'. Mitgepresst mit dem Rohrabschnitt 20 bzw.
Rohr 20'und der Rohraufnahme-Tasche bzw. -Rinne 12 ist in der Ausführungsform gemäss Fig. 4 ausserdem eine dieselbe aussen umschliessende, sich in die obengenannte Rohrhalte-Lippe 15 hineinziehende und mit ihren Rändern 130 an die Unterseite der Energie-Tauschzone 11 der Folie 10 satt anliegende Verstärkungsfolie 13 für die Halte-Lippe 15, weiche dem neuen WärmeenergieSammelpaneel 1 eine erhöhte mechanische Stabilität und zusätzlichen Halt gibt.
Die Oberseite 113 der Energie-Tauschzone 11 der Halte-Lippen 112 und die Oberseite 213
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Bei dem gezeigten, erfindungsgemäss besonders bevorzugten Aufbau des neuen Energie- Absorptions- und/oder -Austausch-Paneels 1 sind alle Komponenten allein durch einen Pressvorgang oder mehrere solche Pressungen ohne andere zusätzliche Verbindungstechniken mechanisch stabil und gegen Ausseneinwirkung robust aneinander gebunden, was eine hohe Effektivität der neuen Paneele bringt.
Die Fig. 5 zeigt-bei gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - eine andere Variante der Halterung des Rohrabschnittes 20 bzw. Rohres 20'mit stark abgeflachter, praktisch etwa halbkreisförmigem Wandungs-Querschnitt, in der zu dessen Lagerung und Umfangung vorgesehenen Tasche bzw. Rinne 12. Hier sind mittels nicht gezeigter Befestigungsmittel, weiche von Klebung bis zur Schraubung reichen, von der Energie-Tauschzone 11 der Folie 10 über die Übergangszone 112 zur Tasche 12 hin sich erstreckende und den Rohrabschnitt 20 bzw. das Rohr 20'entlang der Ränder seines flachen Wandungsbereiches 21 übergreifende, gesonderte Halte-Leisten 150 vorgesehen. Diese weisen zur weiteren Verbesserung ihres eigenen Haltes aussenrand-seitig Verankerungselemente, wie Spitzen oder Grate 154 auf, weiche in das Blech der Energie-Austauschzone 11 eingepresst bzw. eingewalzt sind.
Diese Konstruktion ist verfahrenstechnisch insbesondere wegen der gesonderten Montage der Halte-Leisten aufwendiger als die vorher beschriebene, nur auf Pressvorgängen beruhende Bauweise.
Die Fig. 6 zeigt - ebenfalls bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - wie ein hier relativ nur geringe Breite seines abgeflachten Bereiches 21 aufweisendes Rohr 20, 20'von beiden Seiten her von weit vorgezogenen, breiten, mit der Energie-Tauschzone 11 einstückigen, ebenfalls durch Pressen erhaltenen Rohrhalte-Lippen 15 fast überdeckt ist. Sie nähern sich gegenseitig unter Freihaltung eines nur schmalen Spaltes an. Diese Bauweise zeichnet sich dadurch aus, dass durch sie, obwohl das Rohr 20'oberseitig nur wenig abgeflacht ist, dennoch eine praktisch völlig flache Oberseite des neuen Energie-Absorptions- und/oder -Austausch-Paneels 1 ermöglicht ist.
In Fig. 7 ist gezeigt, wie der Querschnitt des Rohrabschnittes 20 an der Oberseite 21 abgeflacht und gleichzeitig - bedingt durch die seitlich dort eingepressten Halte-Lippen 15 - gekröpft ist, wodurch die der Energie- oder Strahlungseinwirkung ausgesetzten Aussenflächen 213,113 des abgeflachten Rohrabschnittes 21 und der Energie-Austauschzone 11 der Wärmeabsorptions-Folie 10 tatsächlich in gleicher Ebene liegen und somit echte Flächenbündigkeit besteht.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäss vorgesehenen Vorrichtung 678 zur Herstellung der neuen Energie-, insbesondere Wärme-Absorptions- und/oder -Austauschplatten 1 ist in Fig. 8 gezeigt, wobei-soweit nötig-im folgenden insbesondere auf die Fig. 4 und die dort gezeigten Bauteile mit den dortigen Bezugszeichen Bezug genommen wird.
Die Vorrichtung 678 umfasst - in einem - nicht gezeigten - Gestell, Gehäuse oder dgl. angeordnet bzw. untergebracht-einen auf mindestens einem hydraulischen Druckzylinder 51 gelagerten, von diesem vertikal aufwärts druckbeaufschlagbaren Pressentisch 50, auf weichem ein Pressgesenk-Biock 60 mit-hier nur einer-Formungsrinne 62 für die Pressformung der RohraufnahmeTaschen 12 in die Energie-Absorptionsfolie 10 - siehe dazu auch Fig. 4 - ruht.
Rechts und links des Gesenkblocks 60 sind zwei für die Pressformung der ÜbergreifungsLippen 15 der Rohraufnahme-Taschen 12 vorgesehene, mittels Hydraulikzylindern 71 mit Press-
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druck beaufschlagbare, zueinander horizontal verschiebbare, auf einem beidseitig ausragenden Führungsbalken 68 des Gesenkblocks 60 geführte Pressbacken 70 angeordnet. Deren Pressarme 75 übergreifen die flache, zur Pressformung der flachen Energie-Tauschzonen 11 der EnergleAbsorptions-Paneele 1 vorgesehene, beidseitig der Formungsrinne 62 sich erstreckende Oberseite 603 des Gesenkes 60. Für die erste Formgebung der Halte-Lippen 15 im Paneel 1 haben die Arme 75 jeweils distale Pressköpfe 72 mit nach unten weisenden, schrägen Pressflächen 722.
Die Pressbacken 70 bzw. deren senkrechte Winkelschenkel 76 sind-wie schon erwähnt - je- weils auf dem distal je eine abgerundete Absenk-Gleitfläche 682 aufweisenden, beidseitig aus dem Gesenkblock 60 horizontal wegragenden Führungsarm 68 gleit- oder rollengelagert.
Da für ein abschliessendes Flachpressen der Energie-Absorptionsfolie, der mit ihr gebildeten Rohrhalte-Lippen und der Oberseite der Wandung der Wärmeträger-Fluidführungsrohre die genannten Pressarme 75 der Pressbacken 70 im Weg wären, können sie für den End-Flach-Press- vorgang mittels des beidseitig nach aussen wirksamen Hydraulik-Zylinders 771 beidseitig seitlich weggeschoben werden, bis die Arme 75 die Oberseite 603 des Gesenks 60 nicht mehr übergreifen. Sie werden schliesslich, auf den beiden Gleitführungsflächen 682 des Führungsbalkens 68 abgestützt und geführt, nach unten abgesenkt, bis ihre Oberseite 753 unterhalb des Niveaus N der Oberseite 603 des Gesenkes 60 zu liegen kommt.
Mit seiner flachen, nach unten weisenden Seite 803 ist oberhalb des Gesenkenkblocks 60 ein Gegen-Pressstempel 80 angeordnet, der fix montiert sein kann, gegebenenfalls jedoch auch mittels Druckzylinder (n) 81 vertikal bewegbar und druckbeaufschlagbar sein kann. Genau oberhalb der Formungs-Rinne 62 ist ein im wesentlichen der Dimensionierung des letztlich in die EnergieAbsorptionsfolie 10 einzulegenden Rohres 20 bzw. der dasselbe schliesslich umfangenden Rohraufnahme-Tasche 12 entsprechender Rohrtaschen-Formungszylinder 82 anordenbar. Er kann für die Pressformung zur Vorbildung der Rohraufnahme-Tasche 12 mit seinen Haltefortsätzen 824 in Halteausnehmungen 804 des Gegen-Pressstempels 80 eingesetzt und dort mittels Schrauben 805 oder dgl. fixiert werden.
Der Vorgang beim Pressen der erfmdungsgemässen Energie-, insbesondere Wärme-Absorp- tions-und/oder-Tauschpaneeie, siehe wieder auch Fig. 4, ist nun so, dass zuerst die dafür vorgesehene Folie 10, meist ein Aluminium- Kupfer-, Eisen- oder Stahlblech, auf der Oberseite 753 der den Gesenkblock 60 übergreifenden Pressarme 75 aufgelegt wird. Am Gegenpressstempel 80 istgenau oberhalb der Formungsrinne 62 des Gesenkes 60 der vorerwähnte, lösbar dort einsetzbare, Formungszylinder 82 nach unten weisend montiert.
Das Gesenk 60 wird aufwärts bewegt und mittels des Formungszylinders 82 wird das Blech 10 unter Vorbildung einer Rohraufnahme-Tasche 12 in die Formungsrinne 62 hineingedrückt.
Danach werden die beiden Pressarme 75 aufeinander zubewegt und schieben - etwa ziehpressend - die beiderseitig die Tasche 12 oben begrenzenden Halte-Lippen 15 vor.
Nach Rückziehen der Pressarme 75 wird-meist unter Einschnappen unter die vorgebildeten Halte-Lippen - das Wärmeträgerfluid-Führungsrohr bzw. dessen Abschnitt 20, meist aus Kupfer, In die so vorgebildete Tasche 12 eingebracht.
Mittels der beiden, sich dann wieder aufeinander zubewegenden Pressarme 75 werden die Lippen 15 unter Einklemmung des in diesem Stadium noch runden Querschnitt beibehaltenden Rohres 20 in die Tasche 12 weitergebildet.
Nach vollständigem seitlichem Rückziehen beider Pressarme 75 und deren Absenkung unter das Niveau der Oberseite 603 des Gesenks 60 wird, nachdem schon vorher der Formungszylinder 82 für die Vorformung der Tasche 12 aus dem Gegen-Pressstempel 80 entfernt worden ist, der Gesenkblock 60 mit dem sich auf ihm befindlichen Ensemble von Absorptionsblech 10 und von durch dasselbe umgriffenem und umschlossenem Fluidführung-Rohr-Abschnitt 20 gegen die Unterseite 803 des Gegen-Pressstempels 80 gepresst.
Dabei wird unter Verbreiterung der Rohrunterseite die Oberseite des Rohrabschnittes 20 so abgeflacht, dass er mit den sie beiderseits randseitig übergreifenden, nun tatsächlich endformgepressten Halte-Lippen 15 und den Energie-Tauschzonen 11 im wesentlichen flächenbündig ist.
Nach Absenken des Gesenks 60 wird das für die Bildung der erfindungsgemässen Energie- Absorptions-und/oder-Austauschplatte 1 vorgesehene Blech 10 um einen jeweils vorgesehenen Abstand zwischen den Fluidführungs-Rohren weitergeschoben und der beschriebene Vorgang wird wiederholt.