DE2714757B2 - Rohrplatte mit in deren Löchern befestigten Rohren für insbesondere Wärmetauscher - Google Patents

Description

R den uuttleren Radius des aufzuweitenden

Rohres (2),

t die Wandstärke des Rohres (2) und ν die Poisson-Zahl bedeuten.

3. Rohrplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Loch zwei Umfangsnuten (\A) jeweils nahe an den Rohrlochenden vorgesehen sind

4. Rohrplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuttiefe (h) jeder Umfangsnut (1AJ mindestens 0,4 mm beträgt

5. Vorrichtung zur Verbindung der Rohrlochplatte mit den Rohren nach jeweils einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Preßkolben, ei"em Gegenhalter, einem hohlzylindrischen elastischen Rohraufweiter zwischen dem Preßkolben und dem Gegenhalter und mit einer den Rohraufweiter und den Gegenhalter zentrisch durchragenden Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Rohraufweiters (3) je ein elastischer Dichtungsring (5) von größerer Steifigkeit als der elastische Rohraufweiter (3) mit einer konischen Ausnehmung (5a) auf der dem Rohraufweiter (3) hin liegenden Seite angeordnet ist, wobei die Kolbenstange (4) gleitend durch die Dichtungsringe (5) hindurchgeht, und daß in jeder konischen Ausnehmung (Sa) eine Zusatzdichtung (5') vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft eine Rohrplatte der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Verbindung der Rohrplatte mit den Rohren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Bei Röhren- bzw. RohrbUndel-Wärmetauschern, Warmwasserspeichern und anderen vielrohrigen Einrichtungen ist es üblich, die Rohre in den Löchern der Rohrplatten durch z, B. radiales Aufweiten zu befestigen. Dabei wird ein zylindrischer Rohraufweiter aus elastischem Werkstoff in den aufzuweitenden Rohrabschnitt eingeführt und axial zusammengedrückt, so daß sich der elastische Rohraufweiter radial ausdehnt und die Rohrwandung unter Aufweitung fest gegen die Lochinnenwand drückt. Zum Erhalt einer ausreichenden Festigkeit und Fluiddichtigkeit zwischen der Rohrplatte und jedem Wärmetauscherrohr weixien die Rohrenden üblicherweise nach dem Aufweiten noch mit der Rohrplatte verschweißt Diese Schweißnähte sind häufig dem größten Teil der axialen Belastungen ausgesetzt und neigen zur Rißbildung, was durch Eindringen eines korrodierenden Betriebsfluides in Haarrisse noch begünstigt wird.

Es sind bereits auch schon Wärmetauscher der angegebenen Gattung bekannt (z, B. US-PS 22 17 000, DE-Patentanmeldung St 33 96/13 f und DE-PS

9 23 488), bei denen in den Wänden der Bodenplattenlöeher eine oder mehrere Umfangsnuten eingearbeitet sind. Die Enden der Wärmetauscherrohre werden durch Einwalzen in den Löchern der Rohrplatte befestigt wobei der Werkstoff der Rohrwandung durch den Walzdruck unter gleichzeitiger erheblicher Verdünnung

der Rohrwandung in die Ringnuten hineingepreßt wird und den Ringraum der Nuten teilweise oder vollständig ausfüllt Diese Befestigungsart durch Materialumformung der Rohrwandung setzt außerordentlich hohe Druckkräfte voraus und hat eine vollständige Gefüge änderung des Rohrwerkstoffes aufgrund der Materiai- fließerscheinungen zur Folge. Darüber hinaus läßt sich das Einwalzverfahren bei Rohren von geringem Innendurchmesser aufgrund der kleinen lichten Weite zur Aufnahme der Walzwerkzeuge nicht oder nur mit

Schwierigkeiten anwenden.

Ferner ist es bei einfachen Wasserboilern und bei Wasserkühlern für Kraftfahrzeuge bekannt (US-PS

10 04 310 und DE-OS 24 03 009), die Rohrwand am Ende eines Wärmpfauscherrohres durch einen gleich mäßigen Innendruck radial in vorbestimmten Ringzo nen aufzuweiten, wobei dieser Innendruck z. B. durch axiales Zusammendrücken eines Rohraufweiter aus elastischem Material erfolgen kann, welcher die Rohrwandung in den betreffenden Ringabschnitten radial nach außen drückt Bei diesen bekannten Einrichtungen weisen die Rohrplattenlöcher jedoch keine Ringnut auf, in weiche die gebildete Rohrsicke hineingreifen könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrplatte mit in den Rohrplattenlöchern befestigten Rohren der eingangs angegebenen Gattung in der Weise weiterzubilden, daß mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine verbesserte Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei der Unteranspruch 5 eine besonders geeignete Vorrichtung zum Verbinden der Rohrplatte mit den Rohren angibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Rohrlochanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein aufzuweitendes Wärmetauscherrohr in das zugeordnete Rohrloch einer Wärmetauscher-Rohrplatte eingesetzt ist,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Rohrlochanordnung, wobei in das im Rohrloch sitzende Rohr ein gleichmäßig w) elastisch dehnbarer Aufweiter eingesetzt ist,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei das Rohr aufgeweitet und in seiner Lage gesichert ist,

Fig.4 eine Erläuterung der statisch unbestimmten Last, mit der eine als Ring entsprechender Länge "' angenommene Umfangsnut beaufschlagbar ist,

Fig. 5a und 5b Ansichten zur Erläuterung der Verformungen von Rohren relativ /u Nuten mit einer Länge von 4 mm bzw. 6 mm.

F i g, 6 die Ergebnisse einer Versuchsreihe, wobei die Beziehungen der Festigkeit und Wasserdichtigkeit der Verbindung zu ^/angegeben sind,

F i g, 7 die Ergebnisse einer anderen Versuchsreihe,

Fig,8 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Restspannungsverteilung und der Herausziehbelastungsverteilung in dem Rohrplattenbereich um ein Rohrloch, in deru ein Rohr aufgeweitet wurde,

Fig.9 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Restspannungs- und Herausschiebebelastungsverteilung im gleichen Bereich wie in F i g. 8,

Fig. 10 eine Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das entsprechend den Bedingungen nach den F i g. 8 und 9 ausgebildet ist,

F i g. 11 die Beziehung zwischen der Nuttiefe und der Festigkeit der Verbindung auf der Grundlage der durchgeführten Versuche, und

Fig. 12 eine Schnittansicht der Verformungen von Rohren in bezug auf Nuten mit einer Tiefe von 0,4 bzw. 0,6 mm.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen 1 eil einer perforierten Rohrplatte für einen Röhre;»- bzw. Rohrbündelwärmetauscher, wobei in eines der Rohrlöcher ein Wärmetauscherrohr eingesetzt ist, das dort festzulegen ist

Ein Loch der Rohrplatte 1 nimmt das Wärmetauscherrohr 2 auf, das anschließend in der es umgebenden Rohrplattenwandung zu sichern ist Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rohrplattenloch in der umgebenden Wandung mit Umfangsnuten 1Λ ausgebildet Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Umfangsnuten 1/4 in jedem Loch ausgebildet In dem die Umfangsnuten \A aufweisenden Loch wird das Rohr 2 zur Bildung einer festen Verbindung radial aufgeweitet wie dies unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 erläutert ist Diese Figuren zeigen das in das Loch eingesetzte Rohr vor und nach dem Aufweiten mittels eines in das Rohr eingesetzten, gleichmäßig elastisch dehnbaren Rohraufweiters.

Nach Fig.2 umfaßt der gleichmäßig elastisch dehnbare Rohraufweiter 3 ein elastisches zylindrisches Rohraufweitglied, eine im wesentlichen durch dessen axiale Mitte sich erstreckende Kolbenstange 4, deren äußeres Ende mit einem Kolben eines Hydraulikzylinders (nicht gezeigt) verbunden ist und deren anderes Ende einen Druckkopf 4a aufweist zwei aus elastischem Werkstoff bestehende Dichtungsringe 5 größerer Steifigkeit als der Rohraufweiter 3, die auf der dem Rohraufweitglied zugewandten Seite eine konische Ausnehmung Sa haben und an beiden Enden des Rohraufweitglieds angeordnet sind, wobei sich die Kolbenstange 4 gleitend durch sie erstreckt ferner Zusatzdichtungen S', die ein Fließen des Rohraufweiters 3 in die zwischen der Kolbenstange 4 und den Dichtungsringen 5 während der unter Druck erfolgenden Verformung zu bildenden Zwischenräume verhindern, sowie einen an der Rohrplatte 1 befestigten Stützring 6, der den einen Dichtungsring 5 abdeckt und in seiner Lape hält.

Der Rohraufweiter 3 wird zum Aufweiten und Sichern des Wärmetauscherrohres 2 in dem Loch der Rohrplatte 1 wie folgt verwendet. Nach F i g. 2 wird der Aufweiter zuerst in das in dem Loch angeordnete Rohr I eingeführt, und de. Kolben des Hydraulikzylinders wird betätigt, so daß die Kolbenstange 4 mit einer Zugkraft F beaufschlagt und in Axialrichtung verschoben wird. Da die Zugkraft F auch den Druckkopf 4a beaufschlagt, wird der Ro''raufweiter3 in Axialricntung zusammengedrückt, und durch die gleichzeitig auftre tende radiale Ausdehung des Aufweiters 3 wird das Rohr 2 gleichmäßig in Radialrichtung aufgeweitet, bis es sicher an der umgebenden Wandung des Lochs in der Rohrplatte 1 festgelegt ist Die in dieser Weise aus dem Rohr und der Rohrplatte gebildete Einheit ist in Fi g. 3 gezeigt

Nach Fig.3 ist die umgebende Wandung jedes Rohrplattenlochs mit Nuten ausgebildet und daher wird

to das im Loch befindliche Rohr 2 während der Dehnung durch den Rohraufweiter teilweise verformt und in die

Umfangsnuten \A gepreßt wodurch die Verbindung

hergestellt wird.

Das Rohr 2 wird in die Umfangsnuten \A durch den

Rohraufweiter 3 gedrückt und durch den gleichmäßigen Innendruck, der durch die Radialverschiebung des Rohraufweiters 3 ausgeübt wird, aufgeweitet Die den Umfangsnuten IA zugewandten Rohrabschnitte, an denen der Verformung der geringste Widerstand entgegensteht werden unter dem ausgeübten Druck verformt und in die Umfangsnuten IA hinein aufgeweitet

Durch die erhöhte Kontaktkraft zwischen den Ecken der Un.'fangsnuten IA und dem teilweise über diese verformten Rohr 2 wird eine gute Verbindung zwischen Rohr und Rohrplatte erhalten. Die so erhaltene Verbindung ist in bezug auf Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit wesentlich besser als bisher bekannte Verbindungen.

Ό Aufgrund verschiedener Untersuchungen wurde festgestellt daß Umfangsnuten \A mit einer bestimmten Axialabmessung oder Länge die Festigkeit und Dichtigkeit der zwischen dem Rohr 2 und der Rohrplatte 1 mittels der gleichmäßigen Rohraufweitung gebildeten Verbindung zusätzlich verbessern. Dies wird nachstehend erläutert

Die mögliche Verformung der Wärmetauscherrohrabschnitte längs den Umfangsnuten eines Rohrplattenlochs beim Aufweiten des Rohrs unter Anwendung eines gleichmäßigen Innendrucks durch den gleichmäßig dehnbaren Rohraufweiter ist angenähert wie folgt zu berechnen. Nach Fig.4 wird der jeder Nut des Rohrplattenlochs zugewandte Rohrabschnitt als Ring angenommen, und die radiale Verschiebung 6p, die er bei Beaufschlagen mit dem Innendruck ρ erfährt, wird berechnet Damit der der radialen Verschiebung <5_P ausgesetzte Ring mit den Rohrabschnitten zu beiden Seiten des Abschnitts kontinuierlich verbunden ist, werden auf beide Ringenden eine statisch bestimmte Scherkraft Q und eine kurzzeitige Belastung M ζι·τ Einwirkung gebracht Die Scherkraft Q und die ku'zztitige Belastung M werden durch Lösen der folgenden simultanen Gleichung (1) und (2) aufgrund der Kreiszylindertheorit berechnet:

\ 2ßD

mit Λ_η = Verschiebung R'ngende (mm).

V₀ — Winkel der Verschiebung Ringende (rad),

fi =

D =

t E

R₂I₂

12(1 -v¹)

(1/mm),

(kg ■ mm).

mittlerer Radius des Rohrs (mm), Wanddicke des Rohrs (mm), Elastizitätszahl (kg/mm²), Poissonsche Zahl,

B₁₁, B₁₂. B₂₂, G_n, G₁₂, G₂₂ =

Werte in Abhängigkeit von der Nutlänge /, R und f.

Für die Radialverschiebung <5 an einem gegebenen Punkt des Rings, wenn dieser an beiden Enden von der Scherkraft Q und der kurzzeitigen Belastung M beaufschlagt wird, gilt:

^F" ^{{ß x)}

^{f>1 {ß x)}

^{Fu {f1x)}

. _ . , (coshrfxsin/i χ — sinh/ix costfx) mit F_n(ßx) = -5 ! ! 2

F₁₂ (ß x) = sinh β χ sin β χ
/⁷U iß x) = cosh β χ cos/f x

χ — Abstand zwischen Ringende gegebenem Punkt (mm).

Die Verteilung der nach der Gleichung (3) berechneten Radialverschiebungen des Rings stellt die allgemeine Verformung des Rohrs längs den Umfangsnuten dar.

Entsprechend den vorstehenden Berechnungsschritten wurden die Bedingungen für die Verformungen, die Rohre mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Maßen, die am häufigsten in Wärmetauschern verwendet werden, in den den Umfangsnuten der Rohrplattenlöcher zugewandten Abschnitten erfahren, berechnet. Auf der Grundlage der Berechnung sind in F i g. 5 vergleichsweise die Verformungsbedingungen in den Flächen von Umfangsnuten unterschiedlicher Länge, und zwar 1=4 mm und /=6 mm, veranschaulicht.

Rohraußendurchmesser Rohrwanddicke β

(in mm) (in mm)

15,9	1,2
19,0	1,6
25,4	2,0
27,2	2,6
34.0	3,2

keit und Wasserdichtigkeit erzielt, während bei einer 4 mm langen Nut in dieser Beziehung kaum Verbesserungen auftreten. Für die Berechnung wurden die Druckbeaufschlagung durch den gleichmäßig dehnbaren Rohraufweiter mit 3000 kg/cm² angenommen. Nach F i g. 5a bleibt der Rohrabschnitt, der der 4 mm langen Nut zugewandt ist, praktisch unverformt. Man könnte zwar annehmen, daß die Verformung durch eine Erhöhung des vom Rohraufweiter ausgeübten Drucks doch möglich ist; die Druckerhöhung gestaltet sich jedoch für den Rohraufweitungsmechanismus schwierig. Das Rohr nach Fig. 5b hat ebenfalls einen Außendurchmesser von 25,4 mm und eine Wanddicke von 2 mm, aber die zugehörige Nut ist länger als diejenige von Fig.5a und hat eine Länge /von 6mm. Das Rohr ist längs der Nut verformt und in die Nut hinein aufgeweitet Es ist ersichtlich, daß diese Verformung eine Verbindung mit großer Festigkeit und Dichtigkeit ergibt

Bei einem Wärmetauscherrohr mit einem Außendurchmesser von 25,4 mm und einer Wanddicke von 2 mm gilt für den Koeffizienten (ß) in der Kreiszylindertheorie, der eine Funktion dieser Abmessungen ist:

_ 1/3(1-/) ^P I R²I¹

mit R = mittlerer Rohrradius,
f = Rohrwanddicke,
r = Poissonsche Zahl.

Nach der Tabelle ist bei dem vorstehend erläuterten Fall 0 = 0,2656, und das Produkt von ß. multipliziert mit der Nutlänge /, also ßl, ist ca. 1,5.

Es ist ersichtlich, daß mit /=6mm oder mehr das Rohr leicht verformbar ist, und daher wird ein gutes Ergebnis erzielt mit

ßl> 1,5

ι. 1.5

0,4327 0,3444 0,2656 0,2272 0.1830

Fig.5 zeigt, wie ein aus der Tabelle ausgewähltes Rohr mit einem Außendurchmesser von 25,4 mm und einer Wanddicke von 2 mm, das aus korrosionsfreäern Stahl besteht und dessen Poissonsche Zahl mit 03 angenommen ist, durch Aufweiten relativ zu Nuten unterschiedlicher Länge verformt wird; bei einer Nutlänge von 6 mm werden höhere Verbindungsfestig-Die hohe Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit der erhaltenen Verbindung ergeben sich vermutlich durch erhöhte Scherfestigkeit und höheren Kontaktdruck zwischen dem Rohr und den Nutecken. Zu große Nutlängen /verringern jedoch die Scherfestigkeit -nd den Kontaktdruck und damit die Festigkeit und Dichtigkeit der Verbindung. Das bedeutet, daß / einen oberen Grenzwert hat, obwohl

,. 1.5

Die Ergebnisse von Versuchen zur Ermittlung dieses oberen Grenzwerts sind in den Fig.6 —8 wiedergegeben.

F i g. 6 zeigt die Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit von Verbindungen, die durch einen Aufweitvorgang mittels eines gleichmäßig dehnbaren Rohraufweiters zwischen Wärmetauscherrohren aus korrosionsfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 25,4 mm und einer Wanddicke von 2 mm und einer Rohrplatte aus korrosionsfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 50 mm gebildet wurden.

β /ist auf der Abszisse und die erhaltene Verbindungs-

festigkeit und Wasserdichtigkeit der Verbindung sind auf der Ordinate aufgetragen. Die Vollinienkurve X bedeutet die Festigkeit, und die unterbrochene Linienkurve Y bedeutet die Wasserdichtigkeit der Verbindung. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß bei einer Nutlänge /von 4 mm bzw. mit β I= 1,1 die VerbindungsfestigUeit ca. 2500 kg und die Wasserdichtigkeit ca. 100 kg/cm² beträgt. Bei einer Nutlänge von 6 mm bzw. β I= 1,5 beträgt die Verbindungsfestigkeit 7000 kg und die Wasserdichtigkeit 600 kg/cm²; beide Werte sind höher als bei /=4 mm. Daraus ergibt sich, daß durch Vergrößern der Nutlänge / auf 6 mm, d. h. auf β I= 1,5, die Verbindungsfestigkeit und die Wasserdichtigkeit der Verbindung wesentlich verbessert werden. Insbesondere bei einer Nutlänge /von 8 mm bzw. β /—2,1 werden noch bessere Effekte erzielt, nämlich eine Verbindungsfestigkeit von 7500 kg und eine Wasserdichtigkeit von 650 kg/cm². Diese vorteilhaften Auswirkungen gehen jedoch verloren, wenn die Nutlänge /=12 mm bzw. β /=3,2, da dadurch die Verbindungsfestigkeit auf ca. 5500 kg und die Wasserdichtigkeit auf 450 kg/cm² verringert werden. Normalerweise sind bei der Rohrlochanordnung unter den genannten Bedingungen die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Rohr und dem Rohrplattenloch mindestens 7000 kg und die Wasserdichtigkeit mindestens 600 kg/cm². Die Versuchsreihe hat ergeben, daß mit β /im Bereich zwischen 1,5 und 3,0 die Festigkeit und die Dichtigkeit über die üblichen Werte hinausgehen, so daß sich eine obere Grenze für β /von 3,0 ergibt.

Die in F i g. 7 aufgetragenen Kurven beziehen sich auf Verbindungen zwischen Titanrohren mit einem Außendurchmesser von 25,4 mm und einer Wanddicke von 1,7 mm und einer Rohrplatte aus unlegiertem Stahl mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 50 mm. Unter diesen Bedingungen muß die Rohrlocl·- Rohr-Verbindung eine Verbindungsfestigkeit von mehr als 3000 kg und eine Wasserdichtigkeit von mehr als 400 kg/cm² haben. Aus F i g. 7 ist ersichtlich, daß der beide Forderjngen erfüllende Wert für β I im Bereich von 1,5 -3,0 liegt

Wie aus den aufgetragenen Versuchsergebnissen deutlich ist, ist es nur erforderlich, daß β /im Bereich von 1,5-3.0 liegt, wenn die von der Verbindung zu fordernde Festigkeit und Wasserdichtigkeit erhalten werden sollen. Das bedeutet, daß die Nutlänge / zweckmäßig im Bereich von 1,5//? bis 3,0/0 gewählt wird.

Vermutlich hängen die Festigkeit und die Wasserdichtigkeit der Verbindung zwischen dem aufgeweiteten Rohrabschnitt und der umgebenden Wandung des Rohrplattenlochs auch von dem Ort ab, an dem die Nut durch spanabhebendes Bearbeiten oder anderweitig ausgebildet wird. Die Festigkeit einer solchen Verbindung wird durch die Restspannung (nach der Rohraufweitung) in dem aufgeweiteten Rohrabschnitt und auch durch den Reibungskoeffizienten zwischen dem Rohr und der Rohrplatte bestimmt Die Druckverteilung ändert sich jedoch je nachdem, ob der Rohraufweiter aus dem Rohr 2 herausgezogen oder herausgeschoben wird, wie das in F i g. 8 bzw. F i g. 9 gezeigt ist Im Fall der Belastung durch Herausziehen wird der Rohraufweiter in die Richtung der Kraft F(vgL F i g. 8) gezogen. Die Belastung ist umso größer, je näher sie an den Umfangsnuten XA auftritt und mit zunehmender Entfernung von den Nuten verringert sich die Belastung. Im Fall der Belastung durch Herausschieben wird der Rohraufweiter in die Richtung der Kraft F(vgL F i g. 9) geschoben, und die Lastverteilung ist umgekehrt zu der Lastverteilung nach Fig. 8. Trotz des Vorhandenseins der Umfangsnuten \A können sie nicht mehr wirksam genutzt werden. (10 bezeichnet die Restspannung nach der Rohraufweitung.) Es wird daher angenommen, daß durch ein Versetzen der Umfangsnuten XA an andere Stellen die Zuverlässigkeit der Verbindung in bezug auf Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit weiter gesteigert werden kann. Daher umfaßt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 zwei weit auseinanderliegend ausgebildete Umfangsnuten \A, die nahe den beiden Enden des Rohrplattenlochs bzw. nahe der vorderen und der hinteren Innenseite der Rohrplatte ausgebildet sind, so daß die Verbindung eine stetige Festigkeit gegen die vom Rohraufweiter während

ι; seines Herausziehens oder -Schiebens aus dem ausgeweiteten Rohr ausgeübte Belastung zeigt. Auf diese Weise bleibt die Restspannung nach der Rohraufweitung ausreichend aufrechterhalten. Auch die mit größerem Abstand voneinander ausgebildeten Umfangsnuten XA haben eine Axialabmessung oder Länge im Bereich von 1,5/0 bis 3,0/0, so daß hohe Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit erzielt werden.

Die Nuttiefe wurde zwar bislang nicht erwähnt, sie beträgt jedoch bei den erläuterten Ausführungsbeispielen 0,4 mm. In weiteren Untersuchungen hinsichtlich der Beziehung zwischen der Nuttiefe Λ und der Verbindungsfestigkeit der erhaltenen Verbindung wurde deutlich, daß (vgl. F i g. 11) die Verbindungsfestigkeit mit

jo zunehmender Nuttiefe im wesentlichen geradlinig ansteigt. Der Grund hierfür liegt nicht nur in der tief in die Nut reichenden Aufweitung des Rohrs, sondern auch in den Konturen der so durch Aufweiten verformten Rohrabschnitte. Wenn z. B. die Nut 0,4 mm tief ist, wird das Rohr relativ schwach verformt (vgl. die unterbrochenen Linien von Fig. 12), und zwischen den Ecken der Umfangsnut XA und dem Rohr 2 ist kein hinreichender Kontaktdruck zu erwarten. Wenn die Nuttiefe A 0,6 mm beträgt (vgl. die Vollinie in Fig. 12), wird das Rohr stärker in die Umfangsnut \A hinein aufgeweitet, wodurch sich ein entsprechend stärkerer Kontaktdruck zwischen den Ecken der Umfangsnut XA und dem Rohr 2 ergibt Es ist daher ersichtlich, daß Nuten mit einer mehr als die üblichen 0,4 mm betragenden Tiefe in Verbindungen mit größerer Festigkeit und Dichtigkeit resultieren, obwohl die Auswirkungen mehr oder weniger schwanken.

Die Erläuterung der Ausführungsbeispiele wurde unter Bezugnahme auf ein Aufweiten des Rohrs im

so Rohrpiattenloch durch einen gleichmäßig dehnbaren Rohraufweiter gegeben; selbstverständlich kann jedoch die Aufweitung auch durch ein anderes Rohraufweitverfahren, z.B. mittels Sprengstoff, durch unmittelbare Druckbeaufschlagung oder einen anderen mechanisehen Rohraufweiter erfolgen; wichtig ist dabei, daß eine oder mehrere Nuten im Rohrplattenloch ausgebildet sind, so daß eine höhere Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit der Verbindung erzielt wird.
Die Rohrlochanordnung für die durch Aufweitung gebildete Rohr-Rohrplatten-Verbindung weist also mindestens eine in jedem Rohrloch der Rohrplatte, in die das Rohr einzusetzen ist ausgebildete Umfangsnut auf, in die das Rohr radial aufgeweitet wird, wodurch die Verbindung erhalten wird. Das Rohr wird in die Nut hinein aufgeweitet und verformt, und der erhöhte Kontaktdruck zwischen den Nutecken und dem Rohr ergibt eine höhere Verbindungsfestigkeit und Wasserdichtigkeit der Verbindung.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

03»136/297

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Rohrplatte mit Löchern, in denen mindestens eine Umfangsnut vorgesehen und jeweils ein Rohr befestigt ist, wobei die Rohrwandung durch Innendruck in die Umfangsnut eingepreßt ist, insbesondere für Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) unter gleichmäßiger Verformung seiner Außen- und Innenwandflächen in die Umfangsnut (IA^ hinein aufgeweitet ist
2. 2. Rohrplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite (JJ der Umfangsnut (1 A) l&ß bis 3,0/0 beträgt, wobei

   -V-

   ist und