DE19539969A1 - Anordnung aus Rohrboden und Rohr, Verfahren sowie Werkzeug zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem Rohrboden, insbesondere eines Kühlers, und wenigstens einem durch eine Durchzugsöffnung in dem Rohrboden mit einem Rohrende hindurch geführten Rohr, welches durch radiale Aufweitung im Bereich der Durchzugsöffnung, gegebenenfalls unter Zwischenordnung von elastischem Dichtungsmaterial, in der Öffnung festgelegt ist und eine quer zur Rohrlängsachse erstreckte Ausziehsicherung aufweist.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der EP 0 567 410 A1 bekannt. Bei dieser Anordnung ist auf der dem Rohrende gegenüberliegenden Seite des Rohrbodens eine sickenförmige Verformung vorgesehen, die in Einsteckrichtung des Rohrendes in die Durchzugsöffnung einen Anschlag bildet. Um zu verhindern, daß sich das auf der anderen, inneren Seite des Rohrbodens mündende Rohrende aus der Durchzugsöffnung herausziehen läßt, ist dieses Rohrende im Bereich seiner Stirnseite "tulpenförmig" geweitet. Bei der Ausführung dieser tulpenförmigen Aufweitung treten starke Dehnungen und Spannungen auf, so daß die Rißanfälligkeit im Bereich der Stirnseite des Rohrendes stark erhöht wird. Sogenannte "Tulpenreißer" führen zu Undichtigkeiten, entweder bereits während der Herstellung der Rohrbodenverbindung oder beim späteren Gebrauch beim Auftreten von thermischen und/oder mechanischen Beanspruchungen.

Aus der DE 40 28 233 A1 ist eine gattungsfremde Anordnung in Form eines Wärmetauschers bekannt. Das durch die Durchzugsöffnung im Rohrboden hindurchgesteckte Rohrende wird nicht durch Aufweiten des Dichtsitzes festgelegt, sondern dadurch, daß auf der dem Rohrende zugewandten Seite des Rohrbodens die Durchzugsöffnung mit einem größeren abgesetzten Querschnitt versehen wird und anschließend durch Stauchen des Rohrendes unter Verwendung eines aufwendigen Preßwerkzeugs eine ringbundartige sickenförmige Verformung des Rohrendes hergestellt wird. Die radial erstreckte sickenförmige Verformung bildet einerseits einen axialen Anschlag und gewährleistet andererseits eine radiale Verspannung bzw. Klemmung des Rohres in der Durchzugsöffnung. Zur Herstellung dieser bekannten Rohrbodenverbindung muß jedoch eine abgestufte Bohrung im Rohrboden angebracht werden, und es ist ein verhältnismäßig aufwendiges Preßwerkzeug erforderlich. Die Festlegung des Rohres in der Durchzugsöffnung erfolgt nicht flächig mit der gesamten Rohrmantelfläche, da eine Klemmung nur im Bereich der sickenförmigen Verformung auftritt, was für einzelne Anwendungen unerwünscht sein kann. Außerdem wird ein zusätzliches Einsatzteil in Form eines Ringes benötigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Rohrboden und Rohr der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Rißanfälligkeit im Bereich der Rohrenden verringert wird, gleichzeitig aber die Sicherheit gegen ein Ausziehen des Rohrs aus dem Rohrboden erhöht wird und die Anordnung desweiteren kostengünstig herstellbar sein soll. Ein weiterer Teil der Aufgabe besteht darin, ein Verfahren sowie ein Werkzeug zur Herstellung der verbesserten Anordnung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausziehsicherung von einer ringbundartig verlaufenden Sicke im Bereich des Rohrendes gebildet wird, welche an die dem Rohrende zugewandte Seite des Rohrbodens angelegt ist.

Das im Bereich der Durchzugsöffnung über seinen gesamten Mantelbereich geweitete und damit flächenhaft im Preßsitz in der Durchzugsöffnung des Rohrbodens festgelegte Rohr ist sicher gehalten und gegenüber Kippmomenten unempfindlich. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet ein Höchstmaß an Sicherheit gegen Ausziehen des Rohres aus dem Rohrboden. Gegenüber bekannten Ausführungsformen, bei denen das Rohrende tulpenförmig geweitet ist, weist die erfindungsgemäße Anordnung eine bis zu einem Faktor 15 größere Überdeckung des Rohres über die lichte Querschnittsfläche der Durchzugsöffnung auf. Darüberhinaus treten von der Stirnseite des Rohrendes ausgehende Risse nicht mehr auf, da auf eine tulpenförmige Aufweitung des Rohrendes vorteilhafterweise verzichtet werden kann. Dies stellt auch eine weitere Vereinfachung des Herstellungsprozesses dar, und zwar besonders dann, wenn elliptische Querschnittsformen erzeugt werden, etwa mit einem Durchmesserverhältnis von 2 bis 2,5 zu 1.

Es sind gleichermaßen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung denkbar, bei denen die Sicke in einen zylindrischen die Stirnseite bildenden Rohrendabschnitt übergeht, und solche, bei denen die Sicke selbst mit einer quer zur Rohrlängsachse verlaufenden Seite die Stirnseite des Rohrendes bildet.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung weist die Sicke in Rohrlängsrichtung betrachtet einen Außendurchmesser auf, der bei einem ungefähren Durchmesser der Durchzugsöffnung des Rohrbodens von 8 bis 11 mm eine Überdeckung von 0,3 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1 mm liefert.

Der weitere Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Anordnung gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rohr mit seinem Rohrende durch die Öffnung in dem Rohrboden hindurchgesteckt wird, daß die Sicke durch Stauchen des Rohrendes erzeugt und die Dichtsitzaufweitung durch Einpressen eines Aufweitdorns in die endseitige Rohröffnung ausgeführt wird und zwar vor, gleichzeitig mit oder nach dem Stauchen des Rohrendes.

Nach einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Stauchen des Rohrendes und die Dichtsitzaufweitung derart ausgeführt, daß durch Aufweiten eines Rohrendabschnitts die Position der herzustellenden Sicke vorgegeben wird, indem die Lage der herzustellenden Sicke am Übergang des geweiteten Rohrendabschnitts zum noch nicht geweiteten Rohrbereich definiert wird.

Bei dieser Aufweitung und gleichzeitigen Zentrierung des Rohrendabschnitts handelt es sich nicht um eine große tulpenförmige Aufweitung, wie sie im Stand der Technik zur Bildung einer Ausziehsicherung erforderlich ist, sondern sie entspricht der Dichtsitzaufweitung oder ist geringer als diese.

Die Zentrierung oder Aufweitung des Rohrendabschnitts wird vorteilhafterweise von einem vorderen Abschnitt des zur Dichtsitzaufweitung verwendeten Aufweitdorns ausgeführt. Es kann dann ein- und dasselbe Werkzeug verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Herstellen der erfindungsgemäßen Anordnung aus Rohrboden und Rohr ist gekennzeichnet durch einen Aufweitdorn und eine Stauchplatte oder -hülse, welche miteinander gekoppelt sind, und dadurch, daß die Stauchplatte oder -hülse konzentrisch zu dem Aufweitdorn angeordnet und auf diesem verlagerbar ist, so daß der Aufweitdorn in die endseitige Rohröffnung einführbar ist, und die Stauchplatte oder -hülse zum Erzeugen der Sicke gegen die Stirnseite des Rohrendes verlagerbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug läßt sich die Sicke vor, gleichzeitig mit oder nach dem Aufweiten des Dichtsitzes des Rohrs erzeugen.

Das Rohrende läßt sich mittels eines vorderen Abschnitts des Aufweitdorns zentrieren, und es kann dann die Sicke durch Stauchen des Rohrendes hergestellt werden, ohne daß der zum Zentrieren verwendete Aufweitdorn entfernt werden müßte. Nach Vollendung des Stauchens kann dieser vielmehr bis zu einem Endmaß hin weiter ausgefahren werden, wodurch die Dichtsitzweitung erreicht wird. Der Aufweitdorn des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist vorzugsweise wie in den abhängigen Ansprüchen angegeben weitergebildet.

Bei getrenntem Kraftschluß von Aufweitdorn und Stauchplatte oder -hülse kann letztere nach Ausführung der Stauchung auf dem Rohrende verbleiben oder vor dem Ausführen der Dichtsitzaufweitung in Richtung auf ihre Ausgangsposition zurückgefahren werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Darstellung aufeinanderfolgender Herstellungsstufen bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.

Fig. 1 zeigt verschiedene aufeinanderfolgende Verfahrensstufen bei der Herstellung einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Rohr/Boden-Verbindung mittels eines mit dem Bezugszeichen 4 bezeichneten Werkzeugs.

Die Rohr/Boden-Verbindung umfaßt einen Rohrboden 6, beispielsweise eines Wasserkastens oder Kühlers oder dergleichen. In dem Rohrboden 6 ist eine Durchzugsöffnung 8 ausgebildet, die von einem zylinderförmig sich erstreckenden Kragen 10 begrenzt ist. In die Durchzugsöffnung 8 ist ein Ende 12 eines Wärmetauscherrippen 14 tragenden Rohrs 16 hindurchgesteckt, wobei auf der in Fig. 1 oberen Seite des Rohrbodens 6 eine durch die Durchzugsöffnung 8 hindurch erstreckte Dichtung 18 aus einem elastischen Material vorgesehen ist, die von außen gegen das Rohr 16 anliegt.

In der Verfahrensstufe 0 der Fig. 1 ist das Rohr 16 noch nicht in der Durchzugsöffnung 8 festgelegt, und das Preßwerkzeug 4 befindet sich in seiner Ausgangsstellung. Das Preßwerkzeug 4 umfaßt einen stabförmigen Aufweitdorn 20, auf dem in axialer Richtung verschiebbar eine Stauchhülse 22 angeordnet ist. Der Aufweitdorn 20 umfaßt einen leicht konisch verlaufenden vorderen Abschnitt 24 zum Zentrieren des Rohrendes 12. Der vordere Abschnitt 24 geht in einen zylinderförmigen Stützabschnitt 26 über, an den sich ein Abschnitt 28 mit zunehmendem Außendurchmesser zum Aufweiten des Dichtsitzes des Rohrs 16 anschließt.

Zum Zentrieren des Rohrendes 12 wird das Werkzeug 4 auf das Rohrende 12 zubewegt, und der Aufweitdorn 20 wird in die Öffnung 30 des Rohrendes 12 eingefahren. Dabei wird das Rohrende 12 in einem Rohrendbereich 32 geweitet.

Wie in der Darstellung 2 der Fig. 1 dargestellt ist, wird nunmehr die Stauchhülse 22 in Richtung auf die Durchzugsöffnung 8 bewegt, wodurch der Rohrendbereich 32 nach außen verformt und eine insbesondere ringförmige umlaufende Sicke 34 gebildet wird. Dabei wird in der Darstellung 2 der Aufweitdorn 20 ebenfalls etwas weiter in Richtung auf die Durchzugsöffnung 8 verlagert.

Nach Ausbildung der Sicke kann die Stauchhülse 22, wie dies in der Darstellung 3 gezeigt ist, in Richtung auf ihre Ausgangsposition gemäß Darstellung 0 zurückgefahren werden, oder sie kann nach Darstellung 4 auf der Stirnseite 36 des Rohrendes 12 verbleiben, wenn der Aufweitdorn 20 zur Dichtsitzaufweitung in seine in der Darstellung 4 gezeigte Endlage verfahren wird. In der Position nach Darstellung 4 ist das Rohr 16 über seinen gesamten Mantelbereich innerhalb der Durchzugsöffnung 8 gegen den Kragen 10 bzw. das Dichtungsmaterial gedrückt und im Preßsitz gehalten. Die Sicke 34 bildet eine Oberdeckung der freien Durchzugsöffnung 8 des Rohrbodens 6 und gewährleistet somit eine hohe Sicherheit gegen Herausziehen des Rohrs 16 aus dem Rohrboden 6.

Schließlich zeigt Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Anordnung 2, wonach im Unterschied zu der Fig. 1 das Rohrende 12 keinen in Rohrlängsrichtung erstreckten Endabschnitt 40 aufweist, sondern die Stirnseite 42 des Rohrendes 12 von einer Sickenseite (34′), die quer zur Rohrlängsrichtung verläuft, gebildet ist.

Claims (12)

1. Anordnung (2) aus einem Rohrboden (6), insbesondere eines Kühlers, und wenigstens einem durch eine Durchzugsöffnung (8) in dem Rohrboden (6) mit einem Rohrende (12) hindurchgeführten Rohr (16), welches durch radiale Aufweitung im Bereich der Durchzugsöffnung (8), gegebenenfalls unter Zwischenordnung von elastischem Dichtungsmaterial, in der Öffnung (8) festgelegt ist und eine quer zur Rohrlängsachse erstreckte Ausziehsicherung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausziehsicherung von einer ringbundartig verlaufenden Sicke (34) im Bereich des Rohrendes gebildet ist, welche an die dem Rohrende zugewandte Seite des Rohrbodens (6) angelegt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (34) durch Stauchung des Rohrendes (12) hergestellt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (34′) zugleich die Stirnseite (42) des Rohrendes (12) bildet.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (34) in einen zylindrischen Rohrendabschnitt (40) übergeht.

5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (34, 34′) in Rohrlängsrichtung betrachtet einen Außendurchmesser aufweist, der bei einem ungefähren Durchmesser der Durchzugsöffnung (8) des Rohrbodens (6) von 8 bis 11 mm eine Überdeckung von 0,3 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1 mm liefert.

6. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) mit seinem Rohrende (12) durch die Öffnung (8) in dem Rohrboden (6) hindurchgesteckt wird, daß die Sicke (34) durch Stauchen des Rohrendes (12) erzeugt und die Dichtsitzaufweitung durch Einpressen eines Aufweitdorns (20) in die endseitige Rohröffnung (30) ausgeführt wird, und zwar vor, gleichzeitig mit oder nach dem Stauchen des Rohrendes (12).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauchen des Rohrendes (12) und die Dichtsitzaufweitung derart ausgeführt werden, daß durch Aufweiten eines Rohrendabschnitts (32) die Position der herzustellenden Sicke (34) vorgegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung des Rohrendabschnitts von einem vorderen Abschnitt (24) des zur Dichtsitzaufweitung verwendeten Aufweitdorns (20) ausgeführt wird.

9. Werkzeug zum Herstellen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Aufweitdorn (20) und eine Stauchplatte oder -hülse (22), welche miteinander gekoppelt sind, und dadurch, daß die Stauchplatte oder -hülse (22) konzentrisch zu dem Aufweitdorn (20) angeordnet und auf diesem verlagerbar ist, so daß der Aufweitdorn (20) in die endseitige Rohröffnung (30) einführbar ist und die Stauchplatte oder -hülse (22) zum Erzeugen der Sicke (34) gegen die Stirnseite (36) des Rohrendes (12) verlagerbar ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorderer Abschnitt (24) des Aufweitdorns (20) zu dessen Stirnseite hin konisch verjüngt ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den vorderen Abschnitt (24) ein zylinderförmiger Stützabschnitt (26) anschließt, der in einen Aufweitabschnitt (28) zunehmenden Außendurchmessers übergeht.

12. Werkzeug nach Anspruch 9, 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen getrennten Kraftschluß von Aufweitdorn (20) und Stauchplatte oder -hülse (22).