DE3545554C2

DE3545554C2 -

Info

Publication number: DE3545554C2
Application number: DE19853545554
Authority: DE
Inventors: Wilfried 7022 Leinfelden De Winterer; Norbert 7033 Herrenberg De Grill; Bohumil 7140 Ludwigsburg De Humpolik
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-12-21
Filing date: 1985-12-21
Publication date: 1990-12-13
Also published as: DE3545554A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 28 30 690 bekannt. Dort wird in ein Rohr, das sich in einer Öffnung eines Bodens befindet, ein Niet eingeführt, der mit Hilfe einer Haltevor richtung festgehalten und mittels einer durch ihn hindurchge zogenen Kugel aufgeweitet wird. Danach wird ein Bolzen in den Niet eingedreht und damit der Niet nochmals aufgeweitet. Ins gesamt entsteht dadurch eine kraftschlüssige und flüssigkeits dichte Befestigung des Rohrs in der Öffnung des Bodens. Bei der bekannten Rohr-Boden-Verbindung sind zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung zwei Arbeitsgänge notwendig, wobei insbesondere das Eindrehen des Bolzens in den Niet ein genaues Einstellen der Werkzeuge erfordert, da es auch den Niet im Rohr wieder losdrehen kann.

Aus der DE-OS 32 00 046 ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit Rohren aus Kunststoff bekannt, das von der Gattung des Anmeldungsgegenstandes abweicht. Bei dem be kannten Verfahren wird zur Herstellung der Rohr-Boden-Verbin dung eine als Einsatz dienende Hülse mit kleinerem Außendurch messer als der Innendurchmesser eines Rohres aus Kunststoff in dieses eingesetzt. Die Hülse wird dann innerhalb des Rohres in der Höhe des Bodens mechanisch aufgeweitet, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Wandung des Rohres und der Mantelfläche der Öffnung erreicht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohr-Boden-Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die durch ein möglichst einfaches Verfahren herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die kraftschlüssige Verbindung der Hülse mit dem Rohr wird das Rohr gegen die Öffnung des Bodens gedrückt, so daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung des Rohrs mit dem Boden entsteht. Da sich die Hülse weitgehend im Innern des Rohres befindet, stehen praktisch keine Teile der Hülse über die Rohr-Boden-Verbindung hinaus.

Zweckmäßig ist es, wenn das Material der Hülse eine höhere Festigkeit besitzt als das des Rohrs oder wenn die Wanddicke der Hülse größer ist als die des Rohres. Dadurch wird das Rohr von der Hülse gegen die Öffnung gedrückt und damit die Verbin dung von Rohr und Boden bezüglich der Abdichtung weiter ver bessert.

Vorteilhaft ist es, wenn die Hülse beim Einpressen um die Rohr achse gedreht wird. Dabei ist es vorteilhaft, den Schaft der Hülse vor dem Einpressen insbesondere wendelförmig gewellt auszugestalten. Zum Zweck des Drehens kann die Hülse an ihrem dem Rohrende zugewandten Ende eine Einkerbung aufweisen, in die ein entsprechendes Dreh- und Preßwerkzeug eingreifen kann. Der mittlere Außendurchmesser der Hülse sowie deren Welligkeit, die Durchmesser des Rohres und der Öffnung sind zweckmäßig aufein ander abgestimmt.

Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Rohr-Boden-Verbindung wird zunächst ein Bereich des Rohres aufgeweitet, in den eine Hülse eingesetzt wird, wonach das Rohr mit der Hülse in den Boden eingepreßt wird. Bei diesem Verfahren ist es zweckmäßig, zur Aufweitung des Rohres dieses mit einem Halter festzuhalten und einen Dorn in das Rohr einzuführen und wieder herauszuziehen. Dabei kann der Dorn im Rohr durch einen Konus gespreizt und ggf. um die Rohrachse gedreht werden. In diesem Fall erübrigt sich ein zusätzliches Halten des Rohres. Auch ist es möglich, zum Aufweiten ein gewindeartiges Werkzeug in das Rohr einzudrehen. Dabei ist es zweckmäßig, das Rohr mittels einer Auftulpung gegen Verdrehen und Verschieben zu sichern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Be schreibung des Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Rohr-Boden-Verbindungen, die in der Zeichnung dargestellt sind, hervor. Es zeigt:

Fig. 1a bis i ein Verfahren zur Herstellung einer Rohr-Boden- Verbindung, das hauptsächlich aus einer Vorauf weitung des Rohres und einem nachfolgenden Ein pressen des Rohres zusammen mit einer Hülse in den Boden besteht,

Fig. 2a und b ein Verfahren zur Voraufweitung des Rohres und

Fig. 3a bis c ein Verfahren zur Herstellung einer Rohr-Boden- Verbindung, bei dem zur Aufweitung des Rohres eine Hülse in das Rohr eingedreht wird.

In der Fig. 1a ist ein Boden 10 dargestellt, in dem sich eine zylindrische Öffnung 21 befindet, deren Achse mit der Bezugs ziffer 15 gekennzeichnet ist. In diese Öffnung 21 wird ein Rohr 11 eingeführt, dessen Außendurchmesser nur unwesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung 21 des Bodens 10. Das im Boden 10 befindliche Rohr 11 ist in der Fig. 1b derart darge stellt, daß ein Teil des Rohres 11 über den Boden 10 übersteht. Die Achse des Rohres 11 fällt mit der Achse 15 zusammen. Das Ende des Rohres 11 auf seiner über den Boden 10 überstehenden Seite ist mit der Bezugsziffer 20 gekennzeichnet. Dieses Rohr ende 20 bildet eine ebene Fläche, die lotrecht zur Rohrachse 15 steht. Zur Fixierung des Rohres 11 im Boden 10 ist ein Rohr halter 12 vorgesehen, der, wie dies in der Fig. 1c dargestellt ist, das Rohr 11 festhält. Der Rohrhalter 12 liegt dabei an der Außenwand des Rohres 11 an und auf dem Boden 10 auf. Dadurch ist das Rohr 11 gegen ein Verschieben und Verdrehen gesichert.

Gemäß der Fig. 1d wird mit Hilfe eines Aufweitdorns 13 das Rohr 11 voraufgeweitet. Der Aufweitdorn 13 ist zu diesem Zweck auf einer zur Achse 15 koaxialen Antriebswelle 14 angebracht, die den Aufweitdorn 13 drehend in das Rohr 11 einführt und wieder herauszieht. Der Aufweitdorn 13 ist rotationssymmetrisch zur Achse 15 ausgebildet und besitzt bei einer im wesentlichen zy lindrischen Gestalt eine tonnenförmig ausgeformte Mantelfläche. Das der Antriebswelle 14 entgegengesetzte Ende des Aufweitdorns 13 hat einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurch messer des Rohres 11, während der Aufweitdorn 13 etwa in seiner Mitte seinen maximalen Durchmesser besitzt, der größer ist als der gewünschte Innendurchmesser des aufgeweiteten Rohres 11. Durch das Einführen und Wiederherausziehen des Aufweitdorns 13 in das Rohr 11 wird dieses aufgeweitet. Dies ist der Fig. 1e zu entnehmen. Nach dem Herausziehen des Aufweitdorns 13 zieht sich das Rohr 11 wieder geringfügig zusammen, was jedoch dadurch be rücksichtigt ist, daß der maximale Durchmesser des Aufweitdorns 13 größer gewählt ist als der gewünschte Innendurchmesser des aufgeweiteten Rohres 11. In der Fig. 1f ist das aufgeweitete Rohr 11 dargestellt, wobei der aufgeweitete Bereich mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist und der Aufweitbereich, also der Übergangsbereich vom aufgeweiteten zum nicht aufge weiteten Rohr 11, mit dem Bezugszeichen 16. Die Länge des aufgeweiteten Bereichs 26 entspricht der Länge einer Hülse 17. Sie ist so gewählt, daß die nachfolgend beschriebene Hülse 17 mit ihrer gesamten Länge in den aufgeweiteten Bereich des Rohres 11 eingeführt werden kann. Der Halter 12 ist entfernt.

In der Fig. 1g ist das im Boden 10 befindliche Rohr 11 darge stellt, in dessen aufgeweiteten Bereich 26 die schon erwähnte Hülse 17 eingeführt ist. Diese besitzt an ihrem einen Ende, das sich außerhalb des Rohres 11 befindet, einen Kragen 18, der auf dem Rohrende 20 aufsitzt. Die Länge der Hülse 17 entspricht im wesentlichen der Länge des aufgeweiteten Bereiches 26. Der Außendurchmesser des Kragens 18 ist so gewählt, daß dieser maximal den Außendurchmesser des aufgeweiteten Rohres 11 besitzt, also nicht über das Rohr 11 übersteht. Damit die Hülse 17 in den aufgeweiteten Bereich 26 des Rohres 11 eingeführt werden kann, besitzt sie einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres 11 im aufgeweiteten Bereich 26.

Wie der Fig. 1h entnommen werden kann, wird das Rohr 11 mit der eingeführten Hülse 17 mit Hilfe einer Eindrückplatte 19 in den Boden 10 eingepreßt. Die Eindrückplatte 19 weist dabei in ihrem auf dem Kragen 18 der Hülse 17 aufliegenden Teil eine ebene Oberfläche auf. Bei der Eindrückplatte 19 kann es sich auch um ein entsprechend anders geformtes Werkzeug handeln. Auf die Eindrückplatte 19 wirkt in der Richtung der Achse 15 eine Kraft, die in der Fig. 1h mittels eines Pfeiles angedeutet ist. Durch diese Kraft wird das Rohr 11 mit der eingeführten Hülse 17 in die Öffnung 21 des Bodens 10 eingepreßt. Der dabei entstehende endgültige Zustand der Rohr-Boden-Verbindung ist in der Fig. 1i dargestellt. Dort befindet sich der aufgeweitete Bereich 26, in dem sich die Hülse 17 befindet, im Bereich des Bodens 10. Durch die Wahl der Durchmesser und Wanddicken des Rohres 11, der Hülse 17 und der Öffnung 21 ergibt sich eine kraftschlüssige und flüssigkeitsdichte Verbindung des Rohres 11 mit dem Boden 10. Der Durchmesser des Rohres 11 ist im Bereich des Bodens 10 größer als außerhalb. In der Fig. 1i befindet sich der Kragen 18 der Hülse 17 noch außerhalb des Bereichs des Bodens 10. Da jedoch der Außendurchmesser des Kragens 18 dem Außendurchmesser des aufgeweiteten Rohres 11 entspricht, ist es möglich, das Rohr 11 mit der eingeführten Hülse 17 noch weiter in den Boden 10 einzupressen, bis die Oberfläche des Kragens 18 mit dem Boden 10 abschließt.

In der Fig. 1d und 1e wird der Aufweitdorn 13 in das Rohr 11 eingeführt und wieder herausgezogen. Da der maximale Außen durchmesser des Aufweitdorns 13 sich nicht ändert, findet der Aufweitvorgang des Rohres 11 hauptsächlich beim Einführen des Aufweitdorns 13 in das Rohr 11 statt. In den Fig. 2a und 2b ist das Rohr 11 in die Öffnung 21 des Bodens 10 eingeführt. Auf dem Rohrende 20 sitzt ein Rohrhalter 22 auf, der ein Herausziehen und Drehen des Rohres 11 in der Öffnung 21 verhindert. Ein Aufweitdorn 23 ist mit einer koaxial zur Rohrachse 15 ver laufenden Antriebswelle 24 verbunden. Im Aufweitdorn 23 ist ein Spreizkonus 27 vorgesehen, der an einer Hubstange 28 angebracht ist. Der Spreizkonus 27 verjüngt sich zum Aufweitdorn 23 hin und besitzt an seinem größten Durchmesser einen kragenförmigen Endanschlag 29. Der Aufweitdorn 23 ist geteilt ausgeführt, wo bei jedes der wenigstens zwei Teile eine tonnenförmige Mantel fläche aufweist, die im wesentlichen der Form des Aufweitdorns 13 der Fig. 1 entspricht. Wird durch Betätigen der Hubstange 28 der Spreizkonus 27 in dem Aufweitdorn 23 verschoben, so werden die einzelnen Teile des Aufweitdorns 23 durch den Spreizkonus 27 auseinander gedrückt. Maximal kann der Spreizkonus 27 den Aufweitdorn 23 so weit auseinander drücken, bis sein Endan schlag 29 am Aufweitdorn 23 anliegt. Mit diesem Werkzeug ist es möglich, den Aufweitdorn 23 zunächst in das Rohr 11 einzufüh ren, ohne dabei das Rohr 11 aufzuweiten. Wird beim oder gar zum Herausziehen des Aufweitdorns 23 die Hubstange 28 betätigt und drückt damit der Spreizkonus 27 die einzelnen Teile des Auf weitdorns 23 auseinander, so wird das Rohr 11 beim Herausziehen des Aufweitdorns 23 aufgeweitet. Bei diesem Herausziehen kann des weiteren der Aufweitdorn 23 über die Antriebswelle 24 gedreht werden. In diesem Fall muß das Rohr 11 nicht unten zu sätzlich gestützt oder gehalten werden.

In den Fig. 3a bis 3c ist eine weitere Variante des Verfahren zur Her stellung einer erfindungsgemäßen Rohr-Boden-Verbindung darge stellt. Eine Einschraubhülse 30 weist an ihrem einen Ende einen Kragen 31 auf, in dessen Stirnfläche eine Einkerbung 33 einge arbeitet ist. Der Schaft 32 der Einschraubhülse 30 ist gewellt ausgeführt, insbesondere in der Form einer Wendel. In der Fig. 3a ist das Rohr 11 in die Öffnung 21 des Bodens 10 eingeführt, wobei das Rohrende 20 des Rohrs 11 mit der Oberfläche des Bodens 10 abschließt. Ein Rohrhalter 34, der im Gegensatz zu den Rohrhaltern 12 und 22 der Fig. 1 und 2 auf der der Einführ seite gegenüberliegenden Seite des Bodens 10 angebracht ist, hält das Rohr 11 fest und verhindert dadurch ein Drehen und Verschieben des Rohres 11 in der Öffnung 21 des Bodens 10. Zur Aufweitung des Rohres 11 im Bereich des Bodens 10 wird die Einschraubhülse 30 mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeugs in das Rohr 11 eingepreßt. Dabei wird mittels der Einkerbung 33 die Einschraubhülse 30 gedreht. Dies hat den Vorteil, daß der wendelförmig gewellte Schaft 32 der Einschraubhülse 30 wie eine Schraube im Rohr 11 greift und damit insgesamt nach dem Ein drehen der Einschraubhülse 30 in das Rohr 11 eine kraftschlüs sige und flüssigkeitsdichte Verbindung des aufgeweiteten Rohres 11 mit dem Boden 10 entsteht. Vorschub- und Drehgeschwindigkeit sind in geeigneter Weise aneinander angepaßt.

Damit das Rohr 11 im Bereich des Bodens 10 aufgeweitet wird, muß der Außendurchmesser der Hülse 30 größer sein als der Innendurchmesser des Rohres 11. Der Außendurchmesser des Rohres 11 muß zum Zwecke des Einführens des Rohres 11 in die Öffnung 21 des Bodens 10 kleiner gewählt werden als der Durchmesser der Öffnung 21.

In der Fig. 3b ist die in das Rohr 11 eingedrehte Einschraub hülse 30 dargestellt. Der Kragen 31 der Hülse 30 sitzt auf der Oberfläche des Bodens 10 auf. Damit keine Bauteile der Rohr- Boden-Verbindung über den Boden 10 überstehen, ist es möglich, den Kragen 31 der Hülse 30 beispielsweise abzudrehen oder ab zuschleifen. Die dadurch entstehende Rohr-Boden-Verbindung ist in der Fig. 3c gezeigt. Der Vorteil des in der Fig. 3 darge stellten Verfahrens besteht darin, daß das Rohr 11 nicht vor aufgeweitet werden muß.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Rohr-Boden-Verbindung, insbesondere für einen Rundrohr-Wärmetauscher, mit mindestens einem aus Metall hergestellten Rohr, das in einer Öffnung eines Bodens des Wärmetauschers kraftschlüssig und flüssigkeitsdicht zu befestigen ist, wobei die Rohr-Boden-Verbindung durch axiales Einbringen eines Aufweitteiles, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Rohres ist, in das Rohr hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufweitteil eine Hülse (17, 30) in das Rohr (11) eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (30) um die Rohrachse (35) gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß zunächst ein Bereich (26) des Rohres (11) aufgeweitet wird, in den die Hülse (17) eingesetzt wird, wonach das Rohr (11) mit der Hülse (17) in den Boden (10) eingepreßt wird.