DE3402268A1

DE3402268A1 - Verfahren zum befestigen und/oder abdichten eines elements an einem tragteil

Info

Publication number: DE3402268A1
Application number: DE19843402268
Authority: DE
Inventors: Andrew Brian Solihull West Midlands Moss; James Alexander Murray
Original assignee: BTR PLC
Current assignee: BTR PLC
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1984-08-02
Also published as: GB8302419D0; FR2540196A1; FR2540196B1

Description

Anmelder: Firma BTR pic, Silvertown House, Vincent Square, LONDON, SWlP 2PL in Großbritannien

Bezeichnung: Verfahren zum Befestigen und/oder Abdichten eines Elements an einem Tragteil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befestigen und/oder Abdichten eines Elements an einem Tragteil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zum Befestigen und/oder Abdichten von Rohren an Rohrplatten bei der Herstellung von Wärmetauschern.

Bei der Herstellung von Wärmetauschern ist es übliche Praxis, ein Rohr mit einer Rohrplatte zu verbinden, indem zunächst in der Platte eine Öffnung ausgebildet wird, die im wesentlichen dieselbe Form wie, jedoch geringfügig größer als sie die äußere Querschnittsfläche des Rohres hat. Das Rohr wird dann durch die Öffnung gesteckt und aufgeweitet, um seine äußere Oberfläche in engen Kontakt mit einer Seitenwand der Öffnung zu bringen, dabei werden überschüssige Freiräume abgebaut. Abschließend wird das Rohr verbunden und/oder abgedichtet in der Öffnung mittels eines Materials wie ein Lot, ein Hartlot oder ein Klebmittel.

Für Rohre mit einem relativ kleinen Durchmesser (gewöhnlich kleiner als zehn Millimeter) wird das Aufweiten im allgemeinen durch geeigenete Aufdorn- oder Stanzwerkzeuge durchgeführt, als deren Bearbeitungsfolge nicht nur die überschüssigen Luftspalte entfernt werden, sondern das Rohr auch innerhalb der Öffnung verankert wird, wodurch es wäh-

rend des folgenden Abdichtvorgangs nicht mehr in eine falsche Lage kommen kann. Eine insbesondere vorteilhafte Art zur Durchführung dieses Verfahrens ist in der GB-Patentveröffentlichung 2 072 554 A veröffentlicht. Für Rohre größerer Durchmesser wird das Aufweiten gewöhnlich mittels bekannter RoIlaufweiter durchgeführt, deren Bearbeitungsergebnis in vielen Fällen bereits ausreicht, das Rohr abdichtend innerhalb der Öffnung zu halten. Dennoch können Fälle auftreten, bei denen es noch wünschenswert ist, den Abdichtungseffekt durch Weichlöten, Hartlöten oder Kleben zu verbessern.

Das hierfür benötigte Material kann an eine oder an beiden Seiten der Rohrplatte aufgebracht werden, dies hängt im wesentlichen vom Zugang ab. Die erhaltene Verbindung hat im allgemeinen einen Saum oder einen Kragen von dem Material zwischen dem Rohr und der Oberfläche der Rohrplatte, dieses Material tritt in einem mehr oder weniger großen Maße in die Zwischenfläche zwischen der Rohraußenwand und der Öffnungsseitenwand ein. Das Maß, mit dem eine derartiges Eindringen erreicht werden kann, hängt von vielen Faktoren ab, so beispielsweise von der Benetzbarkeit des Materials des Rohres und der Rohrplatte durch das Befestigungs-/Dichtmaterial, die Wirkung von irgendwelchen Löt- oder Flußmitteln oder Primer, der Kapillareigenschaften des Befestigungs-/Dichtmaterials und der Luftspalte (falls vorhanden), die nach dem Ausweiten des Rohres verblieben sind.

Im allgemeinen sind derartige Verbindungen durchaus zuverlässig, sie neigen jedoch zu einem vorzeiten Ausfall bei verschärften Arbeitsbedingungen, insbesondere längere, zyklische hohe Temperaturen und/oder Drucke. Im allgemeinen kann die Ursache für einen derartigen Ausfall auf eine zugeringe Eindringtiefe des Befestigungs-/Dichtmittels inner-

halb des Verbindungsbereichs zurückgeführt werden, dies hat die Folge, daß Belastungen sich lediglich auf den saumförmigen Verbindungskragen auswirken, der bekanntlich einen geringen Widerstand aufweist. Ein verbessertes Eindringen könnte im Prinzip erreicht werden durch beispielsweise ein Vorbenetzen des Rohres oder der Seitenwand der Öffnung mit dem Befestigungs-/Dichtmittel, bevor das Rohr in die Öffnung gesteckt wird, oder durch sorgfältiges Überwachen des Aufweitens des Rohres dergestalt, daß ein Spalt zwischen der Rohraußenwand und der Seitenwand der Öffnung freibleibt, der das richtige Maß hat, um das später aufgebrachte Material durch Kapilarwirkung einzuziehen. Diese Möglichkeiten sind jedoch häufig aus praktischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht wünschenswert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Eindringen des Befestigungs-/Dichtmittels praktisch und wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Nach einer Ausbildung der Erfindung weist das Verfahren zum Befestigen und/oder Dichten eines Elements an einem Tragteil die folgenden Schritte auf:

(a) Im Tragteil wird eine Öffnung ausgebildet, deren Form im allgemeinen dem Außenquerschnitt des genannten Elements entspricht.

(b) Das Element wird durch die Öffnung eingesetzt.

(c) Zwischen der äußeren Oberfläche des Elements und einer Seitenwand der Öffnung wird mindestens ein Kanal ausgebildet, der zu einer Seitenfläche des Tragteils hin offen ist.

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(d) Auf diese Seitenfläche des Tragteils wird ein fließfähiges Material aufgetragen, das geeignet ist, das Element an dem Tragteil zu befestigen und/oder abzudichten.

(e) Das Material wird fließfähig gemacht, wodurch es in den mindestens einen Kanal zumindest teilweise auf-Grund von Kapillarwirkung eintritt.

Vorzugsweise ist das Element hohl (zum Beispiel rohrförmig) und wird vor dem Schritt (e) zumindest im Bereich der Öffnung aufgeweitet, um seine Außenoberfläche in engen Kontakt mit der Seitenwand der Öffnung zu bringen, mit Ausnahme der Bereiche, wo der mindestens eine Kanal vorgesehen ist: Hierdurch wird eine anfängliche, mechanische Befestigung des Elements im Tragteil erreicht, weiterhin wird eine Kontrolle über die Tiefe des mindestens einen Kanals erzielt. Alternativ kann jedoch die anfängliche mechanische Befestigung mittels anderer Halte- oder Positioniervorrichtungen erfolgen, wobei in diesem Fall es möglich ist, auf das Aufweiten des Rohres zu verzichten.

Vorzugsweise ist der mindestens eine Kanal in der Seitenwand der Öffnung ausgebildet. Unter gewissen Umständen kann es jedoch konstengünstiger und bequemer sein, den Kanal in der äußeren Oberfläche des genannten Elements auszubilden, in diesem Fall kann der mindestens eine Kanal ausgebildet werden durch lokales Aufwölben oder Einpressen des genannten Elements.

Wenn das genannte Material anfänglich frei fließt, ist es der Fall für ein Weich- oder Hartlot (als Beispiel), werden die Abmessungen des mindestens einen Kanals so gewählt, daß das Material den Kanal allein durch Kapillarwirkung durch-

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fließen kann. Sind jedoch die kapillaren Anzugkräfte des Materials gering (zum Beispiel im Fall eines Klebstoffs) können die Abmessungen des mindestens einen Kanals entsprechend vergrößert werden, um das gewünschte Eindringen zu erzielen.

Der mindestens eine Kanal kann axial in der Öffnung verlaufen, er kann aber auch eine andere, geeignete Ausbildung haben, beispielsweise kann der Schraubenlinien-, spiral-, sinusförmig oder anderweitig gekrümmt oder abgewinkelt sein. Sind mehrere Kanäle vorgesehen, so können diese miteinander verbunden sein oder sich kreuzen, falls gewünscht.

Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von Kanälen in Abständen um die Öffnung angeordnet, diese Kanäle sind vorzugsweise gleichwinklig beabstandet von der Hauptachse der Öffnung. Der mindestens eine Kanal kann im wesentlichen eine konstante Tiefe entlang seiner Breite aufweisen, alternativ kann der Kanal eine nicht konstante Tiefe haben, beispielsweise kann der allgemein dreieckförmig oder teilkreisförmig im Querschnitt ausgebildet sein. In allen Fällen sind die Kanten des mindestens einen Kanals in seiner quer zur Hauptachse der Öffnung verlaufenden Profilebene vorzugsweise abgerundet.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel sind die Öffnung und die Außenquerschnittsflache des Elements beide im allgemeinen kreisförmig. In einer anderen Ausführung ist die Öffnung durch einen Kreis mit dem Radius R bestimmt und sind die Kanäle in der Seitenwand der Öffnung ausgebildet und durch die Ecken eines regelmäßigen Poligons definiert, dessen Abmessung Spitze-zu-Zentrum Dl ist und dessen Seite- -zu-Zentrums-Abmessung D2 ist, wobei

D2 ^ R < Dl.

Die Öffnung kann durch Bohren oder Stanzen gefertigt werden, wohingegen der mindestens eine Kanal (wenn er in der Seitenwand der Öffnung ausgebildet wird) anschließend durch ein Räumen (Stechen etc.) ausgebildet werden kann. Wenn die Öffnung durch Stanzen gefertigt wird, kann das Räumwerkzeug für die Herstellung des mindestens einen Kanals am Stanzstempel hinter dem eigentlichen Stanzbereich vorgesehen sein, in diesem Fall können sowohl das Stanzen als auch das Räumen mit einem einzigen Arbeitsgang des Werkzeugs durchgeführt werden. Wenn die Öffnung durch Bohren erhalten wird, kann das Räumwerkzeug an dem Bohrer vorgesehen sein, in diesem Fall wird die Drehbewegung des Bohrers beendet, nachdem die Öffnung erstellt wurde, der Bohrer wird durch die Öffnung vorwärtsbewegt, damit der mindestens eine Kanal ausgearbeitet werden kann.

In einer anderen Ausführung hat das Tragteil einen einstükkigen, hohlen Stutzen, der die Öffnung umgibt. Der mindestens eine Kanal verläuft auf der inneren Oberfläche des Stutzens. In diesem Fall kann die Öffnung gefertigt werden, indem zunächst eine Öffnung mit Untermaß im Tragteil durch ein Lochpressen ausgeführt wird. Die Öffnung wird daraufhin aufgeweitet, der Stutzen und der mindestens eine Kanal werden in einem einzigen Durchziehformen erstellt.

Nach einer zweiten Ausführung der Erfindung hat das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach der Erfindung die folgenden Schritte:

(a) Ausgegangen wird von mindestens einem Rohr und mindestens einer Rohrplatte durch die das mindestens eine Rohr hindurchgeführt werden soll.

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(b) In der mindestens einen Rohrplatte wird eine Öffnung für das oder die Rohre ausgebildet, diese Öffnung hat eine Form, die im wesentlichen der Außenfläche des genannten Rohrs entspricht.

(c) Das Rohr wird durch die entsprechende Öffnung in der Rohrplatte eingesetzt.

(d) Zwischen der Außenoberfläche des Rohrs und einer
Seitenwand der Öffnung in der Rohrplatte wird mindestens ein Kanal ausgebildet, der zur Seitenfläche der Rohrplatte hin offen ist.

(e) Auf diese seitliche Oberfläche der Rohrplatte wird
ein fließfähiges Material aufgebracht, das geeignet ist, das Rohr an der Rohrplatte zu befestigen
und/oder zu dichten.

(f) Dieses Material wird fließfähig gemacht, wobei es in den mindestens einen Kanal zumindest teilweise auf
Grund von Kapillarwirkung hineinfließt.

Die Erfindung wird nun im folgenden lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Teil eines Wärmetauschers ,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1, aus dem ein Zwischenzustand bei der Herstellung eines Wärmetauschers nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich ist,

Fig. 3 eine Darstellung mit einer Ansicht ähnlich Figur 2, jedoch bei vergrößertem Maßstab, es wird ein anderer Zustand während der Montage des
Wärmetauschers gezeigt,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Teil eines Wärmetauschers, es wird wiederum ein anderer Zustand des Herstellungsprozesses gezeigt,

Fig. 5 eine Darstellung mit einer Ansicht ähnlich Figur 2, jedoch wird eine zweite Ausführung der Erfindung dargestellt,

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Figur 3, jedoch wird wiederum das zweite Ausführungsbeispiel dargestellt,

Fig. 7 ein Schnittbild durch eine Rohrplatte eines modifizierten Wärmetauschers, und

Fig. 8 eine schnittbildliche Darstellung eines Teils eines modifizierten Wärmetauschers zur Erläuterung einer dritten Ausführungsweise der Erfindung.

In der nun folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Befestigung eines Rohrs an einer Rohrplatte eines Wärmetauschers erläutert. Die Erfindung hat jedoch einen wesentlich weiteren Anwendungsbereich als diese konkrete Aufgabe, insbesondere kann sie genutzt werden, um jedes beliebige Element an jedem beliebigen Tragteil zu befestigen.

In Figur 1 ist ein Teilstück eines Wärmetauschers gezeigt, hierbei erstreckt sich ein Rohr 10 (durch das ein Fluid bei Benutzung strömt) durch eine Öffnung 11 in einem Tragteil 12. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Tragteil die Form einer Rohrplatte, obwohl es ebenso eine Drosselscheibe sein kann, die folgende Beschreibung ist entsprechend zu lsen und zu verstehen.

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Figur 2 zeigt ein Rohr 10 vor dem Befestigen an der Rohrplatte 12. Die Art und Weise, wie die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen durchgeführt wird, wird nun erläutert:

Das in Figur 2 gezeigte Rohr 10 hat eine äußere Oberfläche 13, die im Querschnitt kreisförmig ist. Die Öffnung 11 in der Rohrplatte 12 ist ebenfalls kreisförmig, hat aber einen etwas größeren Durchmesser als die Fläche des Rohrs 13. In der Seitenwand 14 der Öffnung 13 ist eine Anzahl von Kanälen 15 ausgebildet, diese sind gleichwinklig im Abstand um die Hauptachse (Bezugszeichen 16) der Öffnung angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht Kanäle 15 vorgesehen, dies ist die bevorzugte Anzahl, wenn die Öffnung 11 einen Durchmesser so zwischen sechs und zehn Millimetern hat. Bei kleineren Öffnungen wird die Anzahl der Kanäle 15 reduziert, eine größere Anzahl von Kanälen wird für größere Öffnungen vorgesehen. Jeder der Kanäle 15 verläuft parallel zur Achse 16 und öffnet an seinen Enden jeweils zur Oberfläche der Rohrplatte 12.

Einer der Kanäle 15 ist in Figur 3 im einzelnen dargestellt. Dabei ist zu verstehen, daß die weiteren Kanäle identisch dem gezeigten Kanal sind. Jeder Kanal 15 hat eine Breite w, die entlang des Umfangs der Öffnung 11 gemessen wird. Die Summe der Breiten aller Kanäle ist vorzugsweise etwa die Hälfte des Gesamtumfangs der Öffnung, hier können jedoch aber auch andere Verhältnisse gewählt werden. Jeder Kanal 15 hat eine Basisfläche 17, die auf einer imaginären Oberfläche mit Kreisquerschnitt, zentriert zur Achse 16 und mit einem größeren Durchmesser als derjenige der Öffnungsseitenwand liegt, dadurch hat der Kanal eine konstante Tiefe d auf seiner gesamten Breite. Die Kanten des Kanals im Querschnitt sind abgerundet, wie dies durch 18 und 19 angedeu-

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tet ist. Die entsprechenden Radien sind vorzugsweise beide gleich 1/2 d, obwohl der eine größer und der andere kleiner als dieser Wert sein kann.

Während der Herstellung des Wärmetauschers wird das Rohr durch die Öffnung 11 eingesetzt, nachdem letzterer in der Rohrplatte 12 (siehe Figur 2) ausgebildet wurde. Falls es sachdienlich ist, wird das Rohr 10 dann zumindest in Nähe der Öffnung 11 aufgeweitet, um seine äußere Oberfläche 13 in enge Anlage an die Seitenwand 14 der Öffnung 11 zu bringen mit Ausnahme der Bereiche, in denen die Kanäle 15 vorgesehen sind, wie in Figur 3 gezeigt ist. Dadurch bleiben zwischen dem aufgeweiteten Rohr und der Rohrplatte 12 im Bereich der Kanäle 15 Spalte frei. Wie in Figur 4 gezeigt ist, wird dann ein Material S, das für eine Befestigung und/oder ein Abdichten des Rohrs gegenüber der Rohrplatte 12 geeignet ist, durch ein beliebiges, geeignetes Mittel in Form eines Saumes oder Kragens F auf den Verbindungsbereich zwischen dem Rohräußeren und einer seitlichen Oberfläche 12a der Rohrplatte aufgebracht. (Als eine Alternative können derartige Säume des Materials auch auf beiden seitlichen Oberflächen der Rohrplatte aufgebracht werden). Wie später erläutert werden wird, sind die zwischen dem Rohr und der Rohrplatte freibleibenden Spalte so bemessen, daß ein Einziehen des Materials aus dem Saum 11 in die Kanäle 15 durch Kapillarwirkung erreicht wird. Auf diesem Wege wird ein ordnungsgemäßese Eindringen der Materialien in die Öffnung sichergestellt, dies führt zu einer wesentlich stärkeren Verbindung als dies bei wirtschaftlichen Vorgehen bisher möglich war. Jedes geeignete Material kann für den genannten Zweck eingesetzt werden, jedoch, wenn ein Weichoder Hartlot eingesetzt wird, läßt sich feststellen, daß ein hohes Maß an Eindringen auch erreicht wird zwischen der

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Außenoberfläche 13 des Rohrs und denjenigen Teilen der Seitenwand 14 der Öffnung 11, in denen keine Kanäle 15 vorgesehen sind. Hierdurch wird die Dauerhaftigkeit der Verbindung noch verbessert.

Der oben beschriebene Kapillareffekt wird wie folgt erreicht: Wir nehmen an, daß das Rohr 10 im nicht ausgeweiteten Zustand eine Wanddicke t hat und daß jeder Kanal 15 eine Tiefe d hat. Nach Aufweitung verringert sich die Rohrwanddicke geringfügig dort, wo es in Kontakt mit der Seitenwand 14 der Öffnung 11 kommt, so daß die Wanddicke auf t¹ reduziert ist. Dieses Dünnerwerden tritt jedoch nicht an den Stellen auf, wo die Kanäle 15 vorgesehen sind, demzufolge erhält das Rohr in diesen Bereichen die ursprüngliche Wanddicke t. Das bedeutet, daß die effektive Tiefe eines jeden Kanals reduziert wird auf d¹. Das Aufweiten des Rohres wird kontrolliert durchgeführt, so daß die Abmessung d¹ innerhalb eines optimalen Bereichs für das Erzielen einer Kapillarwirkung für das vorgenannte Material liegt, wobei auf die Natur des Materials selbst und der Materialien, aus dem das Rohr und die Rohrplatte gemacht sind, abgestellt werden muß.

Wenn das gewählte Material eine geringe kapillare Anziehungskraft hat (dies ist der Fall für einige Klebmittel), so kann die Tiefe d eines jeden Kanals vergrößert werden, um einen natürlichen Fluß des Materials in die Kanäle zu ermöglichen.

Wie bereits oben erwähnt, können Säume an einer oder an beiden Oberflächen der Rohrplatte 12 aufgebracht werden. Wenn das Aufbringen an beiden Oberflächen erfolgt, weitet sich das Material in jeden Kanal hinein von beiden Seiten aus. Dabei tritt jedoch die Möglichkeit auf, daß Luft im

Kanal 15 zwischen den beiden Mengen an voranf ließendeiti Material eingeschlossen wird, wodurch die beiden Mengen nicht zusammenfließen können und das Material sich nicht in der gesamten Länge des Kanals befindet. Um dieses auszuschliessen, wird bevorzugt, ein Saum von Material nur auf eine der Oberflächen der Rohrplatte aufzubringen.

Da die Kanten 19 der Kanäle 15 abgerundet sind, wird ein gleitender Übergang zwischen der Basis 17 eines jeden Kanals und der Seitenwand 14 der Öffnung 11 erzielt, demzufolge wird auch ein glatter Übergang zwischen den Dimensionen t und t' des aufgeweiteten Rohres erhalten. Als Folge sind die Zug- oder Druckkonzentrationen in diesen Bereichen minimalisiert.

Ein zweiter Ausführungsweg der Erfindung ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt, dort haben die Kanäle 15 im allgemeinen einen dreieckförmigen Querschnitt anstelle einer konstanten Tiefe über ihre Breite. Im einzelnen ist jede Öffnung 14 in jeder Rohrplatte 12 durch einen Kreis mit dem Radius R bestimmt, die Kanäle sind jeweils durch Ecken eines regelmäßigen Poligons gebildet, das konzentrisch mit der Öffnung ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Kanäle 15 vorgesehen, sie liegen auf den Ecken eines regelmäßigen Sechsecks. Der Abstand der Spitze-zum-Zentrum Dl und die entsprechende Abmessung der Seite-zum-Mittelpunkt D2 des Vielecks sind so gewählt, daß

Ό2 4 R < Dl.

Im Falle R = D2 ist die Summe der Breiten aller Kanäle 15 im wesentlichen gleich der gesamten Umfangslänge der Außenwand der Rohrs 13. Dies kann vorteilhafterweise eingesetzt werden, um eine noch bessere Verteilung und ein noch besseres Eindringen eines Dichtmittels zu erhalten.

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Durch geeignete Wahl der Dimensionen des Vielecks und/oder durch Auswahl der Anzahl seiner Seiten, wird die maximale Tiefe d„ (siehe Figur 6) jedes dreieckförmigen Kanals 15 vorzugsweise so bestimmt, daß sie der Abmessung d im vorerwähnten Ausführungsbeispiel entspricht. Alternativ kann die Querschnittsfläche eines jeden Kanals so gewählt sein, daß sie im wesentlichen der Querschnittsfläche eines jeden Kanals in den Figuren 2 und 3 gleich ist.

Um eine lokale Konzentration von Zug- oder Druckkräften zu reduzieren, sind die Ecken 20, 21 und 22 eines jeden Kanals vorzugsweise abgerundet. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß eine derartige Abrundung lediglich an den Ecken 22 notwendig ist, die den Spitzen des vorgenannten Vielecks entsprechen.

Obwohl im zuletzt besprochenen Ausführungsbeispiel die Kanäle als im wesentlichen dreieckförmig in ihrer Querschnittsform beschrieben wurden, ist eine andere Formgebung mit einer nicht konstanten Tiefe entlang ihrer Breite, beispielsweise halbkreisförmig, möglich.

In den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die kreisförmige Öffnung 11 jeweils durch Stanzen oder Bohren erhalten, die Kanäle wurden danach durch Ausräumen gefertigt. Diese beiden Operationen können unter Verwendung separater Werkzeuge für die einzelnen Arbeitsgänge durchgeführt werden, wobei das Ausräumwerkzeug einen Teil aufweist, das sich zunächst in die zuvor gebildete, kreisförmige Öffnung einfindet und von dieser präzise gehalten wird. Alternativ können die beiden Operationen mit einem einzigen Werkzeug durchgeführt werden. Im speziellen kann die Öffnung durch Stanzen hergestellt werden, die Ausräumwerkzeuge

für die Ausbildung der Kanäle können Teil des Stanzwerkzeugs sein, sie sind hinter der eigentlichen Stanzfläche angeordnet. Andererseits können im Falle einer Herstellung der Öffnung durch Bohren die Ausräumwerkzeuge am Bohrer selbst vorgesehen sein. Der Bohrer wird nach Herstellen der Öffnung gestoppt und vorwärtsbewegt, um die Kanäle auszuräumen, beispielsweise zu feilen, stechen, fräsen oder dergleichen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Bei diesem Ausführungsweg, (der lediglich für relativ dünnwandige Rohrplatten anwendbar ist), wird jede Öffnung 11 durch ein Lochpressen und das Formen eines Kragens gefertigt: Zunächst wird ein Loch mit Untermaß in die Rohrplatte 12 eingestochen, dieses Loch wird anschließend schrittweise vergrößert, um die richtige Abmessung für das Durchziehen zu haben. Dabei wird ein rohrförmiger Stutzen 23 geformt, der die Öffnung 11 umgibt und von der eigentlichen Rohrplatte wegsteht, wie vorzugsweise aus Figur 7 ersichtlich ist. Durch geeignete Formgebung des Durchziehwerkzeugs können Kanäle 24 (die den Kanälen 15 in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen entsprechen) ausgeführt werden, die auf der gesamten Axiallänge der inneren Oberfläche des Stutzens 23 verlaufen. Während es in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen notwendig ist, nach Ausbilden der Öffnung 11 Material von der Rohrplatte 12 abzutragen, um die Kanäle 15 auszubilden, ist bei Herstellung der Kanäle 23 gemäß den Figuren 7 und 8 ein weiteres Abtragen von Material nicht notwendig.

In der obigen Beschreibung wurden die Öffnungen 11 in der Rohrplatte 12 und die Rohre 10 als kreisförmig im Querschnitt beschrieben. Nun ist aber verständlicherweise die Erfindung ebenfalls auf Öffnungen und Rohre anderer Quer-

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schnittsformen anwendbar. Ebenso wurden die Kanäle 15 und 23 dahingehend beschrieben, daß sie sich axial zur Öffnung 11 erstrecken. In einer alternativen Ausbildung können die Kanäle auch schraubenlinienförmig verlaufen, insbesondere wenn die Dicke der Rohrplatte 12 sich dem Durchmesser des Rohres 10 annähert oder diesen gar übersteigt, um eine größere Menge an Material in den Verbindungsbereich einbringen zu können. Ein ähnlicher Effekt kann erreicht werden, indem die Kanäle eine andere kurvenförmige oder abgewinkelte Form haben, es kann wünschenswert sein, daß sich die Kanäle untereinander schneiden oder einander kreuzen.

Wie oben erläutert wurde, wird es durch die Kanäle 15 oder 23 sichergestellt, daß Spalte zwischen der Außenwand des Rohrs und der Rohrplatte nach dem Aufweiten oder Expandieren verbleiben, wodurch ein guter Eintritt des Befestigungs-/Dichtmittels in den Verbindungsbereich erhalten wird. Hierdurch wird die Stärke des Verbindungsbereich erhöht. Auf Grund der Kanäle stellt sich auch der Vorteil ein, daß das Aufweiten des Rohres nicht so kritisch kontrolliert werden muß, wie dies bislang notwendig war, die Dimensionstoleranzen des Außendurchmessers und der Wanddicke der Rohre können größer gewählt werden, die Auswirkungen eines Über-Aufweitens des Rohres kann besser toleriert werden, da überschüssiges Rohrmaterial sich innerhalb der Kanäle ansammelt.

Es ist noch anzumerken, daß, obwohl ein Aufweiten des Rohres 10 beschrieben wurde, um einen anfänglichen mechanischen Halt in der Rohrplatte 12 zu erreichen, eine derartige Befestigung auch durch andere Mittel (beispielsweise durch geeignete Befestigungsvorrichtungen) erzielt werden kann. In diesem Fall ist es möglich, auf ein Aufweiten des Rohres zu verzichten.

Schließlich wurde in allen Ausführungsbeispielen die Anordnung der Kanäle in der Seitenwand der Öffnung 11 beschrieben. In Fällen, in denen das Rohr 10 eine ausreichende Wandstärke hat, ist es eine mögliche Alternative, die Kanäle in der äußeren Oberfläche des Rohres, beispielsweise durch lokales Ausformen oder Eindrücken, auszubilden.

Claims

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Bezeichnung: Verfahren zum Befestigen und/oder Abdichten eines Elements an einem Tragteil

Ansprüche

Verfahren zum Befestigen und/oder Abdichten eines Elements (wie zum Beispiel ein Rohr 10) an einem Tragteil (12), (wie zum Beispiel einer Rohrplatte eines Wärmetauschers), bei dem das Element durch eine in dem Tragteil (12) ausgebildete Öffnung (11) eingesetzt wird, zumindest ein Kanal (15) zwischen der Außenoberfläche (13) des Elements und einer Seitenwand (14) der Öffnung (11) vorgesehen ist, der auf einer seitlichen Oberfläche des Tragteils (12) offen ist, und bei dem ein fließfähiges Befestigungs- und/oder Dichtemittel zwischen der Außenoberfläche des Elements und der Öffnung der Seitenwand (14) auf Grund von Kapillarwirkung eindringt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungs-/Dichtmittel (S) auf die seitliche Oberfläche (12a) des Tragteils (12) aufgebracht und zum Fließen in den genannten, mindestens einen Kanal (15) zumindest teilweise auf Grund von Kapillarwirkung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element hohl, zum Beispiel rohrförmig ist und vor dem Aufbringen des Befestigungs-/Dichtmittels (S) auf

das Tragteil (12) zumindest in Nähe der Öffnung (11) expandiert wird, um seine äußere Oberfläche (13) in engen Kontakt mit der Öffnung der Seitenwand (14), jedoch nicht an der Stelle des mindestens einen Kanals (15), zu bringen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungs-/Dichtmittel (S) als Saum (F) auf die Verbindung zwischen der äußeren Oberfläche des Elements (10) und der seitlichen Oberfläche (12a) des Tragteils (12) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal (15) in der Seitenwand (14) der Öffnung (11) ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (15) axial von der Öffnung (11) verläuft.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kanälen (15) vorzugsweise auf gleichen Teilungswinkeln angeordnet um die Öffnung (11) verteilt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal (15) auf seiner Breite im wesentlichen eine konstante Tiefe hat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal (15) eine nicht konstante Tiefe entlang seiner Breite aufweist, beispielsweise einen allgemein dreieckförmigen oder teilkreisförmigen Querschnitt hat.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (18, 19) des mindestens einen Kanals (15) in der quer zur Hauptachse (16) der Öffnung (11) verlaufenden Profilebene abgerundet sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) und die äußere Querschnittsfläche des Elements (10) beide im allgemeinen eine Kreisform aufweisen.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) durch einen Kreis mit einem Radium R bestimmt ist, und daß die Kanäle (15) gebildet sind in der Öffnungsseitenwand (14) und definiert sind als Kanten eines regelmäßigen Poligons, dessen Spitze-zu- -Zentrums-Abmessung Dl und dessen Seite-zu-Zentrum-Abmessung D2 ist, wobei

D2 4 R < Dl.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) mittels eines Stanzwerkzeugs gefertigt wird und daß der mindestens eine Kanal (15) mittels eines Räumwerkzeugs gebildet wird, das am Stanzwerkzeug hinter dem eigentlichen Stanzbereich angeordnet ist, wobei die Bearbeitungsschritte Stanzen und Räumen in einem einzigen Arbeitsschritt durchgeführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) mittels einer Bohrmaschine gefertigt wird, der mindestens eine Kanal (15) mittels eines Räumwerkzeugs gebildet wird, das am

Bohrwerkzeug vorgesehen ist, und daß die Drehbewegung des Bohrwerkzeugs nach Herstellen der Öffnung beendet wird und das Werkzeug dann durch die Öffnung vorgeschoben wird, um den mindestens einen Kanal (15) zu räumen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (12) einen einstückigen, hohlen Stutzen (23) aufweist, der die Öffnung (11) umrundet, und daß der mindestens eine Kanal (24) sich entlang der inneren Oberfläche dieses Stutzens (23) erstreckt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) hergestellt wird zunächst durch Ausbilden einer Öffnung mit Untermaß im Tragteil durch Lochpressen und anschließend durch Aufweiten der Öffnung und Ausformen des genannten Stutzens (23) sowie des mindestens einen Kanals (24) in einem einzigen Ziehschritt.