DE2747782C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufweiten von Rohren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 11 07 175 bzw. der US-PS 39 81 172 bekannt. Hier erfolgt das Aufweiten eines geschweißten und mit einem innen vorstehenden Schweißwulst versehenen Rohres auf mechanische Weise. Es ist jedoch erforderlich, vor dem Ein­ führen des Aufweitwerkzeuges in das Rohr, die Nut auf den innenstehenden Schweißwulst auszurichten, was insbesondere bei einer Fertigung in Großserie von Nachteil ist, wenn mehrere Rohre gleichzeitig zum Aufweiten in Rohre eines Bündels eines Wärmeaustauschers eingeschoben werden.

Die Aufweitvorrichtung kann mit einem Schneidmesser versehen sein, das vor dem Aufweiten den innenliegenden Schweißwulst entfernt (DE-AS 11 07 175).

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine eingangs genannte Vorrichtung zu schaffen, mit der auf ein­ fache und schnelle Weise insbesondere das gleichzeitige Aufweiten mehrerer Rohre eines Wärmetauschers im Rahmen einer Großserienfertigung schnell und einfach erfolgen kann, ohne daß die Rohre bestimmt ausgerichtet sein müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, daß durch die Relativdrehung zwischen Aufweitwerk­ zeug und Druckstange ein automatisches Ausrichten des Aufweitwerkzeuges mit seiner Nut auf den innenliegenden Schweißwulst erfolgt, d. h. das Aufweitwerkzeug sucht selbst die im Wärmeaustauscher in den verschiedenen Rohren unregelmäßig ausgerichteten Schweißwülste. Somit bedarf es keines besonderen Ausrichtens der Rohre und man erreicht trotzdem ein einfaches und schnelles ge­ meinsames Aufweiten aller Rohre eines Wärmeaustau­ schers im Sinne einer ökonomischen Herstellung, so daß die an sich bekannten Vorteile bei der Verwen­ dung von geschweißten Rohren nicht wieder durch einen zusätzlichen Aufwand zunichte gemacht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Kühlerrohrbündels und eines Aufweitwerkzeuges,

Fig. 2 ist eine schematische schaubildliche, z. T. ausein­ andergezogene Teilansicht, welche die verschiedenen Herstellungs­ vorgänge für ein Rohr zeigt,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Aufweitwerkzeugs,

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 entsprechenden, um 90° gedrehte Ansicht,

Fig. 5 ist eine stark vergrößerte Seitenansicht einer Ausführungsabwandlung des Aufweitwerkzeugs der Fig. 3 und 4,

Fig. 6 ist eine längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7 gesehene Endansicht und

Fig. 7 ist eine der Fig. 4 entsprechende geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsabwandlung.

Fig. 1 zeigt schematisch das Kühlrohrbündel eines Kühlers, welches durch Rohre 1 gebildet wird, die in Löcher 2 a von Rippen 2 und in Rohrdurchlässe 3 a von Wasserkästen 3 bzw. 3 ₁ eingesetzt sind.

Die Rohre 1 sind elektrische geschweißte Rohre mit Kreisquerschnitt, d. h. diese Rohre werden, wie in Fig. 2 dargestellt, durch allmähliches Einrollen eines Streifens gebildet, welcher einen rohrförmigen Rohling 4 bildet, bei welchem die Rän­ der 5, 5 a allmählich einander genähert und dann gegeneinander ge­ preßt werden, bevor sie durch ein Schweißorgan geleitet werden, wel­ ches bei dem dargestellten Beispiel durch eine von einem Hoch­ frequenzstrom durchflossene Spule 6 gebildet wird, welche die Rän­ der 5 erhitzt, wobei nicht dargestellte Rollen das Formpressen und die Verschweißung der Ränder 5 bewirken.

Die oben beschriebene Herstellungsweise des Rohres 1 hat zur Folge, daß sich im Augenblick der Verschweißung der Ränder 5 ein äußerer Schweißwulst 7 und ein innerer Schweißwulst 8 über die Gesamt­ länge der verschweißten Ränder bilden.

Damit die Außenwand des Rohres glatt und genau kali­ briert ist, wird der äußere Wult 7 mittels eines Schneidwerkzeugs 7 a entfernt, welches normalerweise an der das Rohr und die Schwei­ ßung herstellenden Maschine vorgesehen ist. Infolge des geringen Durchmessers der in den Austauschern, insbesondere den Kühlern, be­ nutzten Rohre, welcher größenordnungsmäßig 5 mm beträgt, ist es nicht möglich, den inneren Wult 8 auf der Maschine zur Herstellung des Rohrs zu entfernen.

Die auf die obige Weise hergestellten Rohre 1 werden nach ihrem Einsetzen in die Rippen 2 und die Sammelkästen 3, 3 ₁ einem Aufweitvorgang unterworfen, welcher mit Aufweitwerkzeugen 9 vorgenommen wird, welche an dem Ende von Druckstangen 10 angebracht sind. Diese Druckstangen stehen von einer Platte 11 ab, welche in Richtung des Pfeils f bewegt werden kann, damit die Aufweitwerk­ zeuge 9 allmählich in die Rohre 1 eingeführt werden und deren Auf­ weitung um ein Maß vornehmen, welches die Elastizitätsgrenze des die Rohre bildenden Metalls übersteigt, so daß die Rohre eine blei­ bende Verformung erfahren. Gleichzeitig werden die Rohre in den Löchern 2 a der Rippen und den Rohrdurchlässen 3 a der Sammelkästen 3 bzw. 3 ₁ festgespannt werden.

Zur Vermeidung jeder Veschiebung der Rohre 1 während der Einführung der Werkzeuge 9 wird das Ende 1 a der Rohre 1 z. B. an dem mit Zellen 12 versehenen Boden einer Stützplatte 13 abgestützt. Die Aufweitwerkzeuge 9 werden dann in die Rohre 1 z. B. wenigstens über die Hälfte der Länge derselben eingeführt, und danach wieder herausgezogen. Das Kühlerrohrbündel wird dann um 180° gedreht, und die Aufweitwerkzeuge 9 werden von neuem in die Rohre 1 eingeführt, jedoch von ihren anderem Ende 1 a aus.

Zur Berücksichtigung des Vorhandenseins des inneren Wulstes 8 sind die von jeder Stange 10 getragenen Aufweitwerkzeuge 9 auf die z. B. in Fig. 3 und 4 dargestellte Weise ausgebildet. Gemäß die­ sen Figuren besitzt das Aufweitwerkzeug einen Kern 14, z. B. mit Kreisquerschnitt, dessen Durchmesser jedoch erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 1 ist, so daß der Kern bei beliebiger Größe als Wulst 8 frei in das Innere des Rohres eintreten kann.

Der Kern 14 ist mit einer entsprechende Stange 10 verbun­ den, welche bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform unten eine Schulter 15 bildet.

Der Kern 14 dient als Halter und zur Führung für eine Hülse 16, deren unterer Abschnitt 16 a Kreisquerschnitt hat, aber in der bei 17 dargestellten Weise abgeschrägt ist, so daß das unterste Ende des Abschnitts 16a auf eine abgerundete Kante 16 ₁ beschränkt ist. Der Durchmesser des Abschnitts 16 a ist etwas klei­ ner als der Innendurchmesser des Rohrs 1, z. B. um ¹/₁₀ bis ³/₁₀ mm, damit er bei der Verschiebung gemäß dem Pfeil f ₁ frei in das Rohr 1 eintreten kann. Der Abschnitt 16a reicht von der Kante 16 ₁ bis zu dem Ende des abgeschrägten Abschnitts, welcher zwei schraubenförmige Rampen 17 ₁, 17 ₂ bildet.

Die Hülse bildet einen zweiten Abschnitt 16 b, welcher eine Tonnenform hat, und dessen größter Durchmesser dem Maß ent­ spricht, um welches jedes Rohr 1 aufgeweitet werden soll. Dieser zweite Abschnitt 16 b besitzt eine axiale Nut 18, deren Tiefe wenig­ stens gleich der Höhe des Wulstes 8 ist, und welche sich bis zu dem Scheitel des abgeschrägten Abschnitts 17 erstreckt.

Die Hülse 16 ist vorzugsweise an dem in die Stange 10 eingesetzten Kern 14 so befestigt, daß sie sich gegen die Schul­ ter 15 legt. Zur axialen Verbindung des Kerns 14 und der Hülse 16 mit der Stange 10 bei gleichzeitiger Ermöglichung ihrer Drehung gegenüber dieser Stange ist ein Sprengring 19 o. dgl. vorgesehen. Es ist wesentlich, daß die durch den Kern 14 und die Hülse 16 ge­ bildete Anordnung frei drehbar ist.

Wie insbesondere in Fig. 1, 3 und 4 dargestellt ist, werden bei Verschiebung der Platte 11 in dem Sinn des Pfeils f ₁, die Aufweit­ werkzeuge 9 allmählich an die Stelle der oberen Mündung der Rohre 1 gebracht, so daß zunächst die abgerundete Kante 16 ₁ der Hülse 16 in das entsprechende Rohr 1 eintritt. Wenn dieses Ende auf den Wulst 8 trifft, wird es durch diesen abgelenkt, welcher so allmäh­ lich gegen eine der Rampen 17 ₁ oder 17 ₂ des abgeschrägten Abschnitts 17 geführt wird. Hierdurch werden die Hülse 16 und der Kern 14 allmählich verdreht, bis die Nut 18 in eine Flucht mit dem Wulst 8 kommt. Bei weiterer Verschiebung gemäß dem Pfeil f ₁ dient der Wulst 8 als Führung für die Hülse 16, welche sich nicht mehr drehen kann, und deren Abschnitt 16 b die allmähliche Aufweitung des Rohrs 1 be­ wirkt.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die ursprüngliche Winkelstellung des Wulstes 8 gegenüber dem linearen Ende 16 ₁ der Hülse ohne Einfluß ist, da es gleichgültig ist, ob sich der Wulst ursprünglich gegen einen beliebigen Abschnitt der Rampen 17 ₁ oder 17 ₂ legt oder sogar unmittelbar in die Nut 18 eintritt, ohne jemals mit diesen Rampen in Berührung gekommen zu sein. Somit ist keine be­ sondere Vorsichtsmaßnahme beim Einsetzen der Rohre 1 in die Rippen 2 und gegebenenfalls die Sammelkästen 3, 3 ₁ zu treffen.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsabwandlung der am Kern 14 angebrachten Hülse 16. Bei dieser Ausführungsabwand­ lung besitzt die Hülse 16 an ihrem Umfang Rippen 23 mit kreisförmi­ gen Mantellinien, welche zwischen sich Nuten 18 ₁, 18 ₂ . . . 18 _n ab­ grenzen.

Fig. 5 zeigt, daß sich die obigen Rippen und Nuten über die ganze Länge des Abschnitts 16 b der Hülse erstrecken und dann längs des Umfangs des kregelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitts 16 a verlängert sind. Außerdem werden die Rippen 23 allmählich dün­ ner, so daß sie an ihren Enden in eine Kante 24 auslaufen.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß, wenn jedem Aufweitwerkzeug eine Bewegung gemäß dem Pfeil f ₁ erteilt wird, der Wult 8 eines Rohrs 1 automatisch in die eine oder die andere der Nuten 8 ₁, 8 ₂ . . . 8 _n geführt wird und die Hülse in der obigen Weise verdreht, oder gleichzeitig die Hülse und die diese tragende Stange.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsabwandlung, bei wel­ cher die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Fig. 3 und 4 bezeichnen. Wie dargestellt, ist ein Führungsabschnitt genann­ ter Abschnitt 16 c mit Kreisquerschnitt zwischen den Abschnitten 16 a und 16 b vorgesehen. Der Abschnitt 16 a ist abgeschrägt, um die glei­ chen Rampen wie in Fig. 3 und 4 zu bilden, welche wie oben zu der Nut 18 führen, welche sich ebenfalls in dem Führungsabschnitt 16 c erstreckt und einen Schlitz begrenzt. Der Halbmesser des Führungs­ abschnitts 16 c ist der gleiche wie der des Abschnitts 16 a, d. h. er ist nur sehr wenig kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 1 oder auch gleich diesem Durchmesser vor der Aufweitung des Rohrs.

Der obere Teiil der Nut 18 ist durch eine Schneidkante 25 geschlossen, welche quer zu der Nut etwa an der Stelle des Schnitts des Führungsabschnitts 16 a mit dem olivenförmigen Abschnitt 16 b liegt. Die Schneide 25 a der Schneidkante 25 liegt in einer Flucht mit dem Umfang des Führungsabschnitts 16 c.

Wenn das obige Schneidwerkzeug in das Rohr 1 ein­ geführt wird, kommt der Wulst 8 mit einer der Rampen des abge­ schrägten Abschnitts 17 in Berührung, wodurch das Aufweitwerkzeug in dem einen oder dem anderen Sinn verdreht wird und in eine Win­ kelstellung kommt, in welcher der Wult 8 des Rohrs 1 stets in die Nut 18 eintritt.

Beim Eintritt des Führungsabschnitts 16 c indas Rohr 1 stützt er sich an der Innenwand des Rohrs auf seinem ganzen Umfang ab, was eine einwandfreie Zentrierung des Werkzeugs in dem Rohr gewährleistet, bevor die Schneide 25 a der Schneidkante 25 an die Stelle des Wulstes 8 kommt. Hierauf entfernt die Schneide 25 den Wulst 8, wobei das Werkzeug weiter gut durch den Führungsab­ schnitt 16 c zentriert bleibt. Der hierbei nutfrei ausgebildete Abschnitt 16 b, wel­ cher die Aufweitung bewirkt, erzeugt seine Wirkung an dem von dem inneren Wulst befreiten Abschnitt und somit auf seinem ganzen Um­ fang, so daß die Aufweitung dann genau wie bei einem durch Strang­ pressen und Ziehen erhaltenen nahtlosen Rohr erfolgt.

Wie dargestellt, ist es zweckmäßig, daß der Kern 14 bei 14 a aufhört, d. h. an der Stelle der Schneidkante 25. Der Ab­ schnitt 16 a ist dann hohl, so daß die von dem Abschneiden des Wul­ stes 8 herrührenden Späne nach Maßgabe des Vorschubs des Werkzeugs in das Innere des Rohrs 1 fallen können, ohne eine Verstopfung zu verursachen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Aufweiten von einen kreisrunden Quer­ schnitt aufweisenden, geschweißten, einen innenliegen­ den Schweißwulst aufweisenden Rohren eines Wärme­ austauschers, mit einem am Ende einer Druckstange befindlichen, sich drehenden Aufweitwerkzeug, das mindestens eine axiale Nut zum Aufnehmen und gegebenen­ falls Mittel zum Entfernen des in das Innere jedes Rohres vorstehenden Schweißwulstes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufweit­ werkzeug eine Hülse (16) aufweist, die sich in axialer Ausrichtung am Ende der Druckstange (10) befindet und einen ersten Abschnitt (16 a) aufweist, dessen Durch­ messer im wesentlichen gleich dem des Rohres vor dem Aufweiten ist, sowie einen zweiten Abschnitt (16 b), dessen Durchmesser dem Umfang entspricht, auf den das Rohr aufzuweiten ist, und daß die axiale Nut (18; 18 ₁; 18 ₂) im zweiten Abschnitt (16 b) vorgesehen ist, wobei in Verlängerung von deren Seitenwänden Schräg­ flächen (17 ₁; 17 ₂) ausgebildet sind, die einen abge­ schrägten Abschnitt (17) im ersten Abschnitt be­ grenzen, wobei das Ende der Seitenwände in eine Kante (16 ₁) ausläuft, die zusammen mit einer der Schrägflä­ chen (17 ₁; 17 ₂) eine Einrichtung zum Einfädeln des innenliegenden Schweißwulstes (8) des Rohres (1) darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem ersten Abschnitt (16 a) und dem zweiten Abschnitt (16 b) ein Führungs­ abschnitt (16 c) mit Kreisquerschnitt angeordnet ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des aufzuweitenden Rohres entspricht, daß eine Schneid­ kante (25 a) quer zu der Nut ( 18) in diesem Führungs­ abschnitt angeordnet ist und daß der zweite Abschnitt (16 b) nutfrei ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckstangen (10) auf einer Platte (11) befestigt sind, wobei die Anzahl der Druckstangen (10) und der Aufweitwerkzeuge der Anzahl der Rohre (1) in einem Wärmeaustauscher ent­ spricht.