DE4207781C2 - Verfahren zur Herstellung eines käfigartigen Stützrings für einen Flachheizkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei­ nes käfigartigen Stützrings für einen Flachheizkörper ge­ mäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Nach einem derartigen Verfahren erzeugte Stützringe wer­ den beim Widerstandsschweißen von Flachheizkörpern im Be­ reich der Anschlußelemente eingesetzt. Sie liegen im In­ nern der zu verbindenden Körperschalen in axialer Verlän­ gerung der zumeist rohrförmige Stutzen aufweisenden An­ schlußelemente.

Beim gattungsprägenden Verfahren gemäß der DE 31 13 208 C3 werden die Stützringe aus ebenen scheibenförmi­ gen Blechrohlingen (Blechronden) hergestellt. Dabei wird zunächst jeder Blechrohling zu einem Napf verformt. An schließend wird der Napfboden mit einer Durchgangsöffnung versehen. Dann wird der freie Rand der Napfwand radial eingezogen, so daß ein rundes Gehäuse mit zwei einander axial gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen entsteht. An einer der Durchgangsöffnungen kann noch ein axial vorste­ hender, aus dem Randbereich dieser Durchgangsöffnung her­ ausgezogener Stutzen vorgesehen sein. Schließlich werden in die umfangsseitige Wand des Gehäuses radiale Durch­ gangsöffnungen eingebracht, so daß letztlich ein käfigar­ tiger Stützring vorliegt.

Ein Nachteil bei der Herstellung des bekannten Stützrings besteht darin, daß ein speziell ausgebildetes Stufenwerk­ zeug verwendet wird. Ein solches Stufenwerkzeug ist sehr kostspielig, da sämtliche Umformstufen auf die jeweiligen Abmessungen eines zu fertigenden Stützrings abgestellt sein müssen.

Der größte Nachteil des bekannten Verfahrens besteht aber darin, daß die scheibenförmigen Blechrohlinge aus Blech­ bändern oder Blechplatten ausgestanzt werden müssen. Folglich fällt eine ziemliche Menge an Stanzabfall an.

In der DE-PS 4 87 521 wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem ein mit Innengewinden gegenläufiger Steigung und zwei tangential abstehenden Stütz- und Zentrierfingern versehenes muffenartiges Verbindungsglied für die lösbare Verschraubung zweier Radiatorelemente eines aus mehreren rippenartigen Radiatorelementen bestehenden Radiators aus einem Flacheisen oder aus einem im Querschnitt U-förmigen Profilstab geformt wird. Dazu werden das Flacheisen oder der Profilstab mit speziellen Ausstanzungen versehen und anschließend halbkreisförmig gebogen. Danach werden die seitlichen Längskanten dieses U-Teils ringförmig ver­ formt, während die zueinander parallelen Stütz- und Zen­ trierfinger tangential abstehend verbleiben. Anschließend werden in den ringförmig verformten Längskantenbereichen die Verbindungsgewinde gefertigt.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Verfahren die Aufgabe zu­ grunde, dieses so zu verbessern, daß bei einem geringeren zeitlichen Aufwand zur Herstellung jedes Stützrings und erheblicher Materialeinsparung weniger und einfachere Werkzeuge bereitgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Herstellung eines Flachstreifens so gut wie kein Stanzabfall anfällt. Entweder wird bei vorgegebener Breite eines bandförmigen Blechrohlings dieser auf die gewünschte Länge abgeteilt oder es wird bei vorgegebener Länge ein entsprechend breiter plattenförmiger oder auch ein entsprechend breiter bandförmiger Blechrohling auf die notwendige Breite des Blechstreifens abgeteilt. Denk­ bar ist aber auch, daß der Flachstreifen aus Draht ge­ walzt sein kann.

Die Länge des Flachstreifens entspricht der gestreckten Länge des zu fertigenden Stützrings. Die Breite des Flachstreifens ist auf die Höhe des Stützrings unter Ein­ beziehung der zum Widerstandsschweißen notwendigen stirn­ seitigen Stützflächen abgestimmt.

Zum Herstellen des Flachstreifens aus Band- oder Platten­ material ist lediglich ein einfaches Trennwerkzeug erfor­ derlich, das einer geringen Wartung bedarf, einfach zu bedienen ist und folglich eine lange Standzeit aufweist. Da im Prinzip kein Stanzabfall anfällt, müssen auch keine besonderen Maßnahmen zum Erfassen von Stanzabfall und dessen Abtransport getroffen werden.

Das Umformen des Flachstreifens zu einer im Querschnitt U-förmigen Profilleiste kann durch Walzen (Profilieren) erfolgen. Es handelt sich hierbei um ein kontinuierliches Durchlaufverfahren ohne Takt- und damit Stillstands- bzw. Totzeiten. Vorstellbar ist hingegen auch ein Kaltumformen durch z. B. Pressen. Beim Ausgangsmaterial Draht kann die Profilleiste ggf. direkt aus dem Draht gewalzt werden. Die Breite des Stegs ist hierbei auf die Höhe des späte­ ren Stützrings abgestellt, während die Höhe der sich an die Längskanten des Stegs anschließenden Schenkel den Durchmesser der im Stützring befindlichen axialen Durch­ gangsöffnungen bestimmt.

Ein weiterer vorteilhafter Verfahrens schritt ist das Run­ den der mit den späteren radialen Durchgangsöffnungen versehenen Profilleiste hochkant über die Schenkel über einen Dorn. Dazu wird die Profilleiste geradlinig in eine vorzugsweise an den Querschnitt der Profilleiste ange­ paßte Aufnahme eines Formwerkzeugs eingeführt. Diese Auf­ nahme geht tangential in eine zylindrische Ausnehmung über, in die zentrisch ein Dorn eingeführt ist. Folglich legt sich der Steg der Profilleiste mit seiner Oberfläche an die Wandung der Ausnehmung, wobei die Schenkel radial nach innen gerichtet sind. Die Umfangslänge der Ausneh­ mung entspricht etwa der gestreckten Länge der Profillei­ ste.

Auch dieser Verformungsschritt erfordert kein aufwendiges Werkzeug. Er ist einfach durchzuführen und führt zu einem ringförmigen Rohling.

Nunmehr wird dieser Rohling axial über den Dorn mittels eines rohrförmigen Auswerfers aus der zylindrischen Aus­ nehmung durch eine sich konisch verengende Kalibrierzone gegen ein Widerlager gestoßen. Hierdurch schließt sich der Stützring und erhält seine gewünschten Außenkonturen, sowohl hinsichtlich des Außendurchmessers, des Innen­ durchmessers und der gewünschten Höhe. Nach diesem Kali­ briervorgang wird die Schließkraft des Widerlagers aufge­ hoben und der fertige Stützring mittels des rohrförmigen Auswerfers komplett aus dem Werkzeug herausgestoßen. Der Umformvorgang ist damit beendet.

Der aus dem Verformungswerkzeug gestoßene Stützring ist dann fertig zum Einlegen in einen Flachheizkörper.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein äußerst materialsparendes, werkzeugökonomisches und produktives, weil stückzeitminimierendes Verfahren als verketteter Stanz-, Biege- und Kalibrierumformprozeß, der zu einem gebrauchsoptimalen Stützring führt. Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren mit einem Streifenwerkzeug wird nur ein Bruchteil der Kosten verursacht. Der Mate­ rialeinsatz wird etwa halbiert. Dies ist deshalb mit ei­ nem besonderen Vorteil verbunden, weil allein auf deut­ schem Boden jährlich ein Bedarf von etlichen Millionen Stück Stützringen besteht.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens ist es ferner möglich, nach dem Profilieren einer U-förmigen Leiste die Durchgangsöffnungen zu stanzen und danach erst auf eine dem Durchmesser des Stützrings angepaßte Länge abzuteilen. Erst dann erfolgt das Runden.

Je nachdem, welche Querschnittskonfiguration die radialen Durchgangsöffnungen im Stützring besitzen sollen (eckig, rund, oval oder ellipsenförmig), können diese gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 4 vor dem Verformen des Blechstreifens zu einer U-förmigen Profilleiste, wäh­ rend des Umformvorgangs oder nach der Umformung an der fertigen Profilleiste hergestellt werden.

Ein weiterer vorteilhafter Verfahrens schritt wird erfin­ dungsgemäß in den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gese­ hen. In diesem Fall kann schon bei der Herstellung der Profilleiste durch entsprechende Höhenbemessung eines Schenkels Sorge dafür getragen werden, daß nach der Kali­ brierung des geschlitzten Rings zum Stützring dieser mit einem Stutzen als sogenannter Zentrier- oder Positionier­ kragen ausgerüstet wird. Der Kragen dient zur Lageorien­ tierung des Stützrings in einer entsprechenden Aussparung einer Flachheizkörperschale vor dem Widerstandsschweißen.

Schließlich besteht ein vorteilhafter Verfahrens schritt in den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Hierbei ist dann die Länge der Oberfläche des Stegs größer als die Länge der frontal gegenüberliegenden schmalen Längsflächen der Schenkel mit der Folge, daß nach der Rundung und Kali­ brierung der Profilleiste deren Stirnseiten im Stoßbe­ reich unter völliger Schließung des Schlitzes flächig an­ einander gepreßt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 in der Perspektive den Endabschnitt eines bandförmigen Blechrohlings;

Fig. 2 ebenfalls in der Perspektive den Endabschnitt eines gegenüber dem Blechband der Fig. 1 breiteren Blechbands bzw. einer Blechplatte;

Fig. 3 in der Perspektive ein von dem Ausgangsmate­ rial der Fig. 1 oder der Fig. 2 abgeteilter Blechstreifen;

Fig. 4 in der Perspektive eine im Querschnitt U-för­ mige gelochte Profilleiste;

Fig. 5 in der Perspektive ein Formwerkzeug zur Run­ dung der Profilleiste der Fig. 4 zu einem geschlitzten Ring;

Fig. 6 einen vertikalen Längsschnitt durch das Form­ werkzeug der Fig. 5 bei der Kalibrierung des geschlitzten Rings zu einem käfigartigen Stützring;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen fertigen Stützring;

Fig. 8 eine Frontalansicht des Stützrings der Fig. 7;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Stützring mit Kragen und

Fig. 10 eine Frontalansicht des Stützrings der Fig. 9.

In der Fig. 1 ist ein Endabschnitt 1 eines bandför­ migen Blechrohlings gezeigt. Die Breite B des Blech­ rohlings 1 entspricht der Höhe H eines aus der Fig. 7 erkennbaren fertigen Stützrings 2 zuzüglich der Breite B1 von seitlichen Stützflächen 3.

In der Fig. 2 ist ein plattenförmiger Blechrohling 4 gezeigt, dessen Breite 32 auf die dem Durchmesser D2 des Stützrings angepaßte Länge L der Fig. 7 bis 10 ab­ gestellt ist. Dieser Blechrohling 4 kann hinsichtlich der Breite B2 aus einer größeren Blechplatte abgeteilt sein. Es kann sich aber auch um ein Blechband mit der Breite B2 handeln.

Der aus der Fig. 3 erkennbare Blechstreifen 5 mit der Länge L1 und der Breite B3 ist entweder bei vorgegebener Breite B3 hinsichtlich der Länge L1 von dem bandförmigen Blechrohling 1 der Fig. 1 oder bei vorgegebener Länge L1 hinsichtlich der Breite B3 aus dem plattenförmigen Blech­ rohling 4 der Fig. 2 abgeteilt worden.

Der Blechstreifen 5 der Fig. 3 wird in einem kontinuier­ lichen Walzprozeß zu einer im Querschnitt U-förmigen Pro­ filleiste 6 mit einem Steg 7 und zwei parallelen Längs­ schenkeln 8 umgeformt. Die Stirnseiten 9 der Profilleiste 6 können derart abgeschrägt sein, daß die gestreckte Länge L2 der Oberfläche 10 des Stegs 7 länger ist als die gestreckte Länge L3 der Schmalflächen 11 der Schenkel 8.

In dem Steg 7 der Profilleiste 6 sind beim Ausführungs­ beispiel sechs Durchgangsöffnungen 12 kreisförmigen Quer­ schnitts vorgesehen. Diese Durchgangsöffnungen 12 liegen in Reihe hintereinander in der vertikalen Mittel­ längsebene der Profilleiste 6. Sie können vor der Umfor­ mung des Blechstreifens 5 zur Profilleiste 6, während der Umformung oder nach der Umformung durch Stanzen herge­ stellt sein.

In den Fig. 5 und 6 ist mit ein stabiles Formwerk­ zeug 13 gezeigt. Das Formwerkzeug 13 besitzt eine kreis­ förmige stirnseitige Ausnehmung 14, deren Tiefe T etwas größer als die Höhe H des fertigen Stützrings 2 bemessen ist. Der Durchmesser D1 der Ausnehmung 14 ist geringfügig größer als der, Durchmesser D2 des fertigen Stützrings 2 bemessen (Fig. 6).

An die Ausnehmung 14 schließt sich ein im Längsschnitt konischer Längenabschnitt 15 an (Fig. 6), der wiederum in einen zylindrischen Längenabschnitt 16 übergeht. Der zylindrische Längenabschnitt 16 hat einen Durchmesser D3, der kleiner ist als der Durchmesser D1 der Ausnehmung 14. Der Durchmesser D3 entspricht dem Durchmesser D2 des fer­ tigen Stützrings 2.

In die Ausnehmung 14 des Formwerkzeugs 13 mündet tangen­ tial eine Aufnahme 17 (Fig. 5), die einen rechteckigen Querschnitt oder einen an den Querschnitt der Profillei­ ste 6 angepaßten, U-förmigen Querschnitt aufweist.

Nach dem Einführen der Profilleiste 6 in die Aufnahme 17 und der Aufbringung einer Kraft in Richtung des Pfeils P legt sich die Oberfläche 10 des Stegs 7 der Profilleiste 6 an die Oberfläche 18 der Ausnehmung 14 an, wobei sich die Profilleiste 6 über einen in die Ausnehmungen 14-16 eingebrachten Dorn 25 zu einem geschlitzten Ring 19 run­ det. Die Schenkel 8 der Profilleiste 6 weisen dabei ra­ dial nach innen (Fig. 5 und 6).

Liegt die gesamte Profilleiste 6 als geschlitzter Ring 19 in der Ausnehmung 14, so wird gemäß Fig. 6 ein rohrför­ miger Stößel 20 axial an den geschlitzten Ring 19 heran­ gefahren. Durch Beaufschlagung des Stößels 20 mit einer Kraft gemäß dem Pfeil P1 wird der geschlitzte Ring 19 in den konischen Längenabschnitt 15 des Formwerkzeugs 13 überführt, hierbei umfangsseitig kalibriert, so daß im zylindrischen Längenabschnitt 16 des Formwerkzeugs 13 der Stützring 2 umfangsseitig völlig gerundet und der Schlitz 21 geschlossen ist.

Nach dem Verlassen des Formwerkzeugs 13 liegt dann der Stützring 2 gemäß den Fig. 7 und 8 vor. Das heißt, die axialen Durchgangsöffnungen 22 sind durch die gerundeten Schenkel 8 und die radialen Durchgangsöffnungen 12 durch die spätestens an der Profilleiste 6 ausgeformten Durch­ gangsöffnungen 12 gebildet.

Zur Erzeugung der planparallelen Stützflächen 3 am Stütz­ ring 2 ist zweckmäßig ein Widerlager 23 vorgesehen, das beim Eindrücken des geschlitzten Rings 19 in den koni­ schen Längenabschnitt 15 des Formwerkzeugs 13 mit dem ge­ schlitzten Ring 19 in Kontakt gelangt und bei axialer Verlagerung des geschlitzten Rings 19 mit einer Gegen­ kraft P2 nachgibt.

In den Fig. 9 und 10 ist ein axialer Stutzen 24 als Zentrier- oder Positionierkragen am Stützring 2 angedeu­ tet. Dieser Stutzen 24 kann dadurch erzeugt werden, daß bei der Umformung des Blechstreifens 5 zur Profilleiste 6 ein Schenkel 8 höher als der andere Schenkel 8 ausgebil­ det wird. Bei der Kalibrierung des geschlitzten Rings 19 zum Stützring 2 im Formwerkzeug 13 können durch geeignete Ausgestaltung des Stößels 20 und/oder des Widerlagers 23 die Seitenrandbereiche des breiteren Schenkels 8 zu dem Stutzen 24 axial ausgeformt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines käfigartigen Stütz­ rings (2) für einen Flachheizkörper, bei welchem ein Roh­ ling (1, 4) spanlos umgeformt und mit axialen sowie ra­ dialen Durchgangsöffnungen (22, 12) versehen wird, gekennzeichnet durch folgende Merk­ male:

• a) aus einem draht-, band- oder plattenförmigen Rohling (1, 4) wird zunächst ein Flachstreifen (5) vorbe­ stimmter Länge (L1) und Breite (B3) gefertigt;
• b) der Flachstreifen (5) wird anschließend zu einer im Querschnitt U-förmigen Profilleiste (6) mit einem in der vertikalen Mittellängsebene in Reihe hintereinan­ derliegende Durchgangsöffnungen (12) aufweisenden Steg (7) und zwei zueinander parallelen Schenkeln (8) verformt;
• c) danach wird die Profilleiste (6) quer zum Steg (7) zu einem geschlitzten Ring (19) min innenliegenden Schenkeln (8) gebogen;
• d) der Ring (19) wird dann während einer in Richtung seiner Längsachse erfolgenden Verlagerung mit plan­ parallelen Stützflächen (3) versehen und durch radial angreifende Kräfte unter völliger Schließung des Schlitzes (21) umfangsseitig zylindrisch kalibriert.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstreifen (5) mit den Durchgangsöffnungen (12) versehen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verformen des Flachstreifens (5) die Durchgangsöffnungen (12) herge­ stellt werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (12) in der Profilleiste (6) hergestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ filleiste (6) mit unterschiedlich hohen Schenkeln (8) versehen und der Längskantenbereich des höheren Schenkels (8) während der axialen Verlagerung des Rings (19) zu ei­ nem axial vorstehenden Stutzen (24) verformt wird.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (9) der Profilleiste (6) abgeschrägt werden.