DE102012014096B3

DE102012014096B3 - Verfahren zur Herstellung von Schlitzen in einer Rohrwand oder einer gewölbten Wand

Info

Publication number: DE102012014096B3
Application number: DE201210014096
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Klaus (FH) Kalbacher; Daniel Borst
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlitzen (1), beispielsweise in einer Rohrwand (10), vorzugsweise mit einer Vielzahl in Reihe angeordneter Stempel (2), die durch die beispielsweise Rohrwand (10) gestochen wird und mit einer inneren Abstützung (3) des beispielsweise Rohres. Eine verbesserte Herstellung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass in einem ersten Schritt kleine Schlitze (1x) hergestellt werden, dass in einem zweiten Schritt die Abstützung (3) aus dem Rohr (10) entfernt wird und dass in einem dritten Schritt die Schlitze (1x) aus dem ersten Schritt auf das endgültige Maß (1y) erweitert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlitzen in einer Rohrwand oder einer gewölbten Wand mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Herstellungsverfahren mit einer Vielzahl in Reihe angeordneter Stempel ist aus der DE 4 334 203 C2 bekannt. In diesem Patent gibt es Ausführungen mit zwei in das Rohr einzuführenden Matrizen, die gemeinsam den Rohrquerschnitt ausfüllen. Andere Ausführungen in der genannten Schrift verwenden lediglich eine einzige Matrize, die ebenfalls den gesamten Rohrquerschnitt ausfüllt. Um ausreichend große Kragen an den Schlitzrändern realisieren zu können, besitzt die Matrize zwischen ihren axial angeordneten Stützabschnitten relativ schwach ausgebildete axiale Verbindungsabschnitte. (Verbindungsabschnitte – siehe in der DE 4 334 203 C2 , 7, Bezugszeichen 4) Es kann deshalb zu Brüchen in der Matrize kommen. Darüber hinaus werden in der Veröffentlichung ausschließlich runde Rohre gezeigt. Es ist jedoch erwünscht, Rohre mit möglichst unterschiedlichen Querschnittsformen mit den Schlitzen versehen zu können.
Auf das Schlitzen runder Rohre und den Einsatz einer inneren Matrize bezieht sich auch die US 5 088 193 A . Im Unterschied zur erstgenannten Veröffentlichung gibt es hier keine Vielzahl in Reihe angeordneter Stempel. Gemäß dieser Veröffentlichung ist hingegen vorgesehen, zunächst in ersten Arbeitsschritten Einprägungen in der Rohrwand mit Hilfe eines bogenförmigen, der Rohrkontur entsprechenden Stempels auszubilden. Im Rohr befindet sich die Matrize, deren Querschnitt nur geringfügig kleiner als der innere Rohrquerschnitt ist. Anschließend wird die Matrize aus dem Rohr entfernt und in den Einprägungen werden in zweiten Arbeitsschritten die Schlitze mit Hilfe eines Stechwerkzeugs ausgebildet. Hier wird für die ersten Schritte ein Presswerkzeug und für die weiteren Schritte ein Schlitz – oder Stechwerkzeug eingesetzt, was als nachteilig empfunden werden kann.
Aus DE 101 03 176 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schlitzen in einer Rohrwand bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden zunächst Schlitze mittels eine Säge erzeugt, die dann mittels eines Stempels erweitert und mit einem Kragen versehen werden. Die Benutzung unterschiedlicher Werkzeuge könnte nachteilig sein.
Bei der Herstellung von Schlitzen, wie vorstehend beschrieben, fällt grundsätzlich kein Ausschnitt als Abfall an, wodurch sich diese Verfahren von anderen bekannten Verfahren unterscheiden, bei denen zunächst Löcher ausgeschnitten werden, wonach die Lochränder flanschartig umgelegt werden.
Mit der nachfolgend beschriebenen Erfindung werden auch jene bekannten Verfahren nicht angesprochen, bei denen das Rohr mit einer Flüssigkeit befüllt wird, um es zur Herstellung der Rohrschlitze von innen zu stützen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Herstellungsverfahrens für Schlitze in einer Rohrwand oder einer gewölbten Wand. Die Aufgabenlösung erfolgt erfindungsgemäß mit einem Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ein Aspekt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sieht vor, dass in wenigstens einem ersten Schritt kleine Schlitze hergestellt werden, dass in einem zweiten Schritt die Abstützung aus dem Rohr entfernt wird und dass in wenigstens einem dritten Schritt die Schlitze aus dem ersten Schritt auf ein vorzugsweise endgültiges Maß (Fertigmaß) erweitert werden.
Als eine weiterbildende Maßnahme wird vorgesehen, dass der erste und der dritte Schritt mittels derselben Stempel ausgeführt wird, die vorzugsweise in jeweils einem einzigen Zug in die Rohrwand gestochen werden. Die Eindringtiefe der Stempel in die Rohrwand ist im Zuge des dritten Schritts größer als im ersten Schritt. Dadurch ergibt sich zumindest ein geringerer Werkzeugaufwand.
Es ist von Vorteil, dass zur Ausführung der Schritte das Rohr in ein Rohrbett gelegt wird, um es von außen abzustützen.
Es ist außerdem vorgesehen, dass innerhalb des zweiten Schritts, der Querschnitt der inneren Abstützung vor dem Rückzug derselben aus dem beispielsweise Rohr verkleinert wird, indem sie aus einer Arbeitsstellung in eine Rückzugsstellung bewegt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Die 1 bis 3 zeigen, jeweils in einem Längsschnitt (a), in einer dem Längsschnitt entsprechenden Frontansicht (b) und in einer Seitenansicht (c), einen Moment des ersten Verfahrensschritts (1), einen Moment des zweiten Verfahrensschritts (2) und schließlich einen Moment des dritten Verfahrensschritts (3). Die 4 bis 6 zeigen die Ausschnittvergrößerungen IV aus 1, V aus der 2 und VI aus 3. In den 1 bis 3 kennzeichnet jeweils ein gestricheltes Oval den Ausschnitt.
Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Bezugszeichen wurden überwiegend in den Darstellungen gemäß 2 und 4 eingetragen. Sie gelten in gleicher Weise für die Darstellungen in den anderen Figuren.
Die Rohre 10 können beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Die Herstellung kann beispielsweise durch Strangpressen, durch Rohrformen aus Blechplatten und Schweißen einer Längsnaht oder durch ein anderes Herstellungsverfahren erfolgen. Es kann sich beispielsweise um Sammelrohre eines Wärmetauschers handeln. Die Schlitze 1 sind dann Aufnahmeöffnungen für die Enden flacher Wärmetauscherrohre, die darin beispielsweise eingelötet werden.
Es muss sich allerdings nicht unbedingt um Rohre 10 handeln. An und für sich kann es sich um eine vorzugsweise gewölbte Wand handeln, die mit Schlitzen 1 bzw. mit schlitzartigen Durchgängen versehen werden soll.
Der Querschnitt des Rohres 10 (Ansichten c) im gezeigten Ausführungsbeispiel kann als etwa D-förmig bezeichnet werden, wobei die Schlitze 1 in den abgeflachten bzw. in den schwächer gekrümmten Querschnittsbereich des Rohres 10 eingebracht werden und sich in Querrichtung etwa über den gesamten abgeflachten Bereich erstrecken.
Die 1 und 4 zeigen die Herstellung der kleinen Schlitze 1x, die innerhalb des ersten Schritts vorgenommen wird. Die kleinen Schlitze 1x sind zunächst nicht mehr als recht winzige Einrisse der inneren Rohroberfläche, die allerdings bereits einen nach innen gehenden Ansatz eines umgebogenen Kragens 11 aufweisen. Im Sinne dieses Vorschlags sollen die kleinen Schlitze 1x selbst dann als solche verstanden werden, wenn sie möglicherweise noch keine ordentlichen Durchgangsöffnungen sind.
Wie ersichtlich ist, befindet sich zur Durchführung des ersten Schritts eine innere Abstützung 3 (Vorrichtung) innerhalb des Rohres 10. Die innere Abstützung 3 besteht aus einem Teil 3x und aus einem anderen Teil 3y. Die beiden Teile, die in den Zeichnungen als Oberteil 3x und als Unterteil 3y in Erscheinung treten, besitzen im gezeigten Ausführungsbeispiel eine ineinander greifbare Sägezahnkontur, um zwei Stellungen, eine Arbeitsstellung und eine Rückzugsstellung, einnehmen zu können. Die Sägezahnkontur kann auch als eine Wellenkontur angesehen werden, was nicht extra abgebildet wurde.
In 1 und 4 befindet sich die Abstützung 3 in der Arbeitsstellung. In der Arbeitsstellung stützen sich die oberen Sägezahnspitzen 30 an den unteren Sägezahnspitzen 30 ab, sodass die Abstützung 3 als solche wirken kann, denn sie stützt die Rohrwand von innen ab, um mittels der Stempel 2 die kleinen Schlitze 1x herstellen zu können, ohne dabei eine unzulässige Wandumformung zu verursachen. Im ersten Schritt werden vorzugsweise sämtliche Stempel 2 der Stempelreihe in einem Zug in die Wand gestochen. Im Oberteil 3x befinden sich entsprechende Einkerbungen 32, die den notwendigen Raum für die eindringenden Stempelspitzen 20 und für die Ausbildung der Kragen 11 bereitstellen.
An und für sich kann das Verfahren auch mit einem einzigen Stempel 2 ausgeführt werden. Der Stempel 2 oder das beispielsweise Rohr 10 müsste dann taktweise verschoben werden, um eine Reihe von mit Abstand angeordneten Schlitzen in der Rohrwand zu erzeugen. Für diesen Fall würden dann der erste und auch der dritte Schritt jeweils eine der Anzahl der gewünschten Schlitze entsprechende Anzahl von Stempelbewegungen umfassen.
Im Anschluss an den ersten Schritt wird die innere Abstützung 3 axial in eine Rückzugsstellung bewegt, die in den 2 und 5 zu sehen ist. In dieser Stellung liegen die oberen Sägezahnspitzen 30 in den unteren Sägezahntälern 31, sodass ein kleinerer Querschnitt der Abstützung 3 vorhanden ist, der es ermöglicht, die Abstützung 3, auch ohne Verdrehung um ihre Längsachse, aus dem Rohr herausziehen zu können, wie es der zweite Schritt vorsieht.
Die Anmelderin hat in der älteren Patentanmeldung WO 2012/119 697 A1 eine einteilige innere Abstützung (Vorrichtung), dort als Schlitzwerkzeug bezeichnet, vorgeschlagen, die durch Verdrehung der Abstützung um ihre Längsachse aus der Arbeitsstellung in die Rückzugsstellung bewegbar ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie in Querschnittsrichtung (Radialrichtung) gesehen, zwei Schmalseiten aufweist, die an gegenüberliegenden Enden einer größten Querschnittserstreckung angeordnet sind, wobei die Vorrichtung zwei sich axial erstreckende Abstützstreifen zwischen den Schmalseiten und der Innenseite der Rohrwand ausbildet. Diese Abstützung kann anstelle der hier vorgeschlagenen Vorrichtung angewendet werden.
In wenigstens einem dritten Schritt werden die kleinen Schlitze 1x mit ihren Kragen 11 aus dem ersten Schritt mittels derselben Stempel 2 auf das endgültige Maß (Fertigmaß) 1y erweitert, was aus den 3 bzw. 6 hervorgeht. Die Eindringtiefe der Stempel 2 in die Rohrwand 10 ist im Zuge des dritten Schritts größer ist als im ersten Schritt. Auch im dritten Schritt werden vorzugsweise sämtliche Stempel 2 in einem Zug durch die Wand gestochen.
Theoretisch könnten die Schritte in mehrere Teilschritte aufgeteilt werden, wobei mit jedem Teilschritt die Eindringtiefe vergrößert wird. Praktisch wird jedoch die Fertigstellung der Schlitze 1y in einem einzigen dritten Schritt absolviert sein.
Aus einem Vergleich der 4 bzw. 5 mit der 6 ist die größere Eindringtiefe und die sich daraus ergebende Erweiterung der kleinen Schlitze 1x auf das vorzugsweise Fertigmaß der Schlitze 1y besser ersichtlich. Die Stempel 2 besitzen eine konische Stempelspitze 20. Es ist auch besser erkennbar, dass die Schlitze 1 mit den oben erwähnten, nach innen gerichteten Kragen 11 versehen sind, die bei den fertig ausgebildeten Schlitzen 1y größer sind, auch höher, als bei den kleinen Schlitzen 1x. Auch wegen dieser Kragen 11 ist die Verstellung der Abstützung 3 aus der Arbeitsstellung in die Rückzugsstellung erforderlich. Die Abstützung 3 muss, wie ersichtlich sein sollte, eine ausreichende Freigängigkeit besitzen, um sie aus dem Rohr herausziehen zu können.
Das Rohr 10 wird zur Ausführung der Herstellungsschritte in ein zweiteiliges Rohrbett 4 gelegt. Das Rohrbett 4 besitzt einen Teil 4x und einen anderen Teil 4y, die in den Zeichnungen ebenfalls als Oberteil 4x und als Unterteil 4y vorhanden sind, um das Rohr allseitig von außen abzustützen. Im Oberteil 4x befinden sich Durchgänge 4z zur Führung der Stempel 2.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Schlitzen (1) in einer Rohrwand (10) oder einer gewölbten Wand, mit einem einzigen Stempel oder mit einer Vielzahl in Reihe angeordneter Stempel (2), der/die durch die Rohrwand (10) oder die gewölbte Wand gestochen wird und mit einer inneren Abstützung (3) des Rohres oder der gewölbten Wand, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem ersten Schritt kleine Schlitze (1x) hergestellt werden, dass in wenigstens einem zweiten Schritt die Abstützung (3) aus dem Rohr (10) oder der gewölbten Wand entfernt wird und dass in wenigstens einem dritten Schritt die kleinen Schlitze (1x) auf ein Fertigmaß (1y) erweitert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste und der wenigstens eine dritte Schritt mittels derselben Stempel (2) ausgeführt wird, wobei die Stempel (2) eine konische Stempelspitze (20) besitzen und wobei die Eindringtiefe der Stempel (2) in die Rohrwand (10) im Zuge des dritten Schritts größer ist als im ersten Schritt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Schritte das Rohr (10) in ein Rohrbett (4) gelegt wird, um es von außen abzustützen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zweiten Schritts, der Querschnitt der inneren Abstützung (3) vor dem Rückzug derselben aus dem Rohr (10) oder der gewölbten Wand verkleinert wird, indem sie aus einer Arbeitsstellung in eine Rückzugsstellung bewegt und aus dem Rohr gezogen wird.