DE4238742A1 - Rohrverbindung an Wärmetauschern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf ein Werkzeug zur Herstellung dieser Rohrverbindung.

Zur Verbindung der Rohre eines Wärmetauschers mit einem Rohrboden aus Kunststoff ist es bekannt, in die Rohrenden einen Hohlniet einzuführen und das Rohr so mit einer Ausbauchung zu versehen, daß es zwischen Setzkopf des Hohlniets und der Ausbauchung im Rohrboden festgehalten wird.

Eine einwandfreie Abdichtung ist dabei jedoch nicht gewährleistet, die Anbringung des Blindnietes erfordert einen zusätzlichen Arbeitsgang und der Durchtrittsquerschnitt für die Flüssigkeit wird verengt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Verbindung zwischen Rohrboden und Rohr der eingangs genannten Art, die einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und die eine hohe Festigkeit bei sicherer Abdichtung aufweist sowie eines Werkzeugs zur Herstellung dieser Verbindung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Rohrboden und Rohr braucht also lediglich das Rohrende in die Durchgangsbohrung eingeführt und aufgeweitet zu werden. Anschließend wird das Rohrende so gestaucht, daß sich Wülste bilden, die teilweise in die Mantelfläche der Durchgangsbohrung eindringen. Damit ergibt sich eine hohe Steifigkeit der Verbindung durch Formschluß und eine hohe Dichtwirkung durch Radialpressung bei der Stauchung, da die Wülste eine hohe Flächenpressung in radialer Richtung erzeugen.

Für den Durchfluß der Heizflüssigkeit steht der volle Querschnitt zur Verfügung.

An der Stelle der Wülste können in der Durchgangsbohrung Umfangsrillen vorgesehen sein, in die die Wülste bei der Stauchung eindringen und dabei einen sicheren Formschluß zwischen Rohrboden und Rohr erzeugen.

Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Verbindung zusammen mit einem in das Rohrende eingeführten Verbindungselement auszuführen. Dabei liegt eine Anpreßfläche des Verbindungselements an einem Wulst an, so daß das Rohr sicher im Rohrboden festgehalten wird. Da das Rohrende in eine ringförmige Aussparung im Flansch des Verbindungselements eingreift, bildet sich an dieser Stelle eine Kapilarunterbrechung mit erhöhter Abdichtung.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug, das eine Kombination von verschiedenen Arbeitsgängen erlaubt, kann die Rohrverbindung in besonders vorteilhafter Weise erzeugt werden. Dabei wird zunächst das Rohr im Bereich des Rohrbodens aufgeweitet, anschließend wird mindestens ein Wulst am Rohr innerhalb des Rohrbodens erzeugt und durch eine Stauchung oder abschließende Formgebung des Rohrendes wird die Rohrverbindung so fertiggestellt, daß eine sichere und dichte Verbindung gewährleistet ist.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 Teilschnitt durch die Verbindung Rohrboden-Rohr,

Fig. 2 Teilschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 Teilschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verbindungselement,

Fig. 4 Werkzeug zur Herstellung einer Rohrverbindung, im Längsschnitt,

Fig. 5 Rohrverbindung mit betätigtem Werkzeug nach Fig. 4, im Längsschnitt,

Fig. 6 Teilansicht eines weiteren Werkzeugs zur Herstellung einer Rohrverbindung.

Bei der Rohrverbindung gemäß Fig. 1 sind im Rohrboden 1 Durchgangsbohrungen 2 vorgesehen, in die die Rohre 3 mit ihrem Endbereich 4 einsteckbar sind. Dieser Endbereich 4 ist gegenüber dem normalen Rohrquerschnitt erweitert und in die Durchgangsbohrung 2 eingepreßt.

Die Durchgangsbohrung 2 ist mit einer Umfangsrille 5 versehen, in die ein Wulst 6 von Rohr 3 eingreift. Dieser Wulst 6 weist einen durch Verformung in der Durchgangsbohrung 2 erzeugten, U-förmigen Querschnitt auf.

Am oberen Ende ist das Rohr 3 mit einer trichterförmigen Erweiterung 7 versehen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Durchgangsbohrung 2 an ihren beiden Enden Einsenkungen 8 mit vergrößertem Durchmesser aufweist, die jeweils eine Schulter 9 besitzen. Von dieser Schulter 9 erstrecken sich Umfangsrillen 10 in die Mantelfläche der Einsenkung 8.

Nach dem Einführen von Rohr 3 in die Durchgangsbohrung 2 wird es an bereits vorgeformten Stellen so gestaucht, daß sich Wülste 11 mit im wesentlichen parallelen Schenkeln 12 bilden. Diese Wülste 11 legen sich dicht an die Schultern 9 an und dringen in die Umfangsrillen 10 ein, wobei sie sich gegen den elastischen Kunststoff des Rohrbodens 1 dichtend anpressen. Diese Dichtwirkung wird besonders gewährleistet durch den kleinen Radius des Wulstes 11, der in der Umfangsrille 10 eine hohe Flächenpressung erzeugt. Gleichzeitig umfassen die beiden Wülste 11 die zwischen ihnen liegende Ringnase 13 von Rohrboden 1 und erzeugen so eine Verbindung hoher Steifigkeit.

Zur Verbesserung der Durchflußverhältnisse für die Flüssigkeit kann am Ende von Rohr 3 wieder eine Erweiterung 7 vorgesehen sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 ist das mit den Wülsten 11 versehene Rohr 3 wieder mit einem Rohrboden 1 verbunden. Zur Verbesserung der Verbindung ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein an sich bekanntes Verbindungselement 14 vorgesehen, das in den Endbereich 4 des Rohres 3 eingepreßt ist.

Das Verbindungselement 14 ist mit einem Flansch 15 versehen, der flüssigkeits- und gasdicht mit dem Rohrboden 1 verbunden ist.

Er weist in bekannter Weise eine Ringnut 16 auf, in die das umgebördelte Ende 17 von Rohr 3 eingreift. Außerdem ist am Flansch 15 eine nach unten gerichtete Anpreßfläche 18 vorgesehen, die an einem Schenkel 12 von Wulst 11 anliegt und so zu einer weiteren Erhöhung der Haltekraft der Rohrverbindung beiträgt.

Bei dem Werkzeug 19 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung gemäß Fig. 4 ist ein Stempelschaft 20 vorgesehen, in dessen Axialbohrung 21 ein Ziehstempel 22 mit seiner Stange 23 verschiebbar gelagert ist.

Der Durchmesser von Fußteil 24 von Ziehstempel 22 ist größer als der Durchmesser von Stange 23, so daß zwischen Stempelschaft 20 und Fußteil 24 eine Ringnut 27 gebildet wird, in der ein Verformungselement 28 aus elastischem Werkstoff eingelegt ist.

Der Stempelschaft 20 weist in seinem oberen Bereich einen Flansch 29 auf, der an seiner Unterseite mit einer Hohlkehle 30 versehen ist.

Fig. 5 zeigt die Rohrverbindung mit eingesetztem Werkzeug 19. Dabei wird zunächst das Rohr 3 in die Durchgangsbohrung 2 von Rohrboden 1 eingeführt und vom Werkzeug 19 in bekannter Weise aufgeweitet.

Wird jetzt der Stempelschaft 20 mit seinem Flansch 29 gegen den Rohrboden 1 in Richtung von Pfeil 32 gepreßt und der Ziehstempel 22 in Richtung von Pfeil 33 gezogen, dann wirkt das Fußteil 24 so auf das Verformungselement 28 ein, daß dieses im Endbereich 4 von Rohr 3 einen Wulst 6 bildet, der sich an die Wände von Umfangsrille 5 im Rohrboden 1 anlegt.

Nach Zurückschieben von Ziehstempel 22 in seine Ruhestellung kehrt das Verformungselement 28 wieder in seine zylindrische Form zurück, so daß das Werkzeug 19 zurückgezogen werden kann.

Wird das Rohr 3 nach oben leicht überstehend in die Durchgangsbohrung 2 eingesetzt, dann wirkt die Hohlkehle 30 von Flansch 29 so auf das überstehende Rohrende, daß eine Bördelung 34 gebildet wird.

Wie Fig. 5 zeigt, kann dazu der Stempelschaft 20 mit einem axial verschiebbaren Ringstempel 35 versehen sein, der an seiner Unterseite eine Hohlkehle 30 aufweist und beim Anpressen in Richtung von Pfeil 36 die Bördelung 34 bildet.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Werkzeug 37, das aus einem einstückigen Stempelschaft 38 besteht. Dieser weist eine Ringnut 39 auf, in die Radialbohrungen 40 münden, die mit einer Axialbohrung 41 im Stempelschaft 38 verbunden sind.

Wird nun dieses Werkzeug 37 in das in den Rohrboden 1 eingesteckte Rohrende 4 gedrückt, dann wird die Ringnut 39 sicher abgedichtet.

Nach Einleiten eines Druckmittels, z. B. Druckluft oder Drucköl, durch die Bohrungen 41 und 40 in die Ringnut 39 wirkt das Druckmittel so auf die Wandung von Endbereich 4, daß wieder ein Wulst 6 in der Umfangsrille 5 gebildet wird.

Zur Erzeugung einer Rohrverbindung gemäß Fig. 2 werden als Verformungselemente z. B. O-Ringe benutzt, mit denen in der oben beschriebenen Weise im Endbereich 4 von Rohr 3 zunächst Ausbauchungen mit teilkreisförmigem Querschnitt erzeugt werden.

Durch eine axiale Stauchung des Endbereichs 4 verformen sich diese Ausbauchungen zu Wülsten 11, die aneinander anliegende, parallele Schenkel 12 aufweisen.

Claims (8)

1. Rohrverbindung an Wärmetauschern mit einem Rohrboden aus Kunststoff mit Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der mit einer Ausbauchung versehenen Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3) in ihrem Endbereich (4) mit mindestens einem Wulst (6, 11) versehen sind, der formschlüssig in die Mantelfläche der Durchgangsbohrung (2) des Rohrbodens (1) eingreift.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchgangsbohrung (2) mindestens eine Umfangsrille (5, 10) vorgesehen ist, in die der Wulst (6, 11) eingreift.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (11) einen durch Stauchung in der Durchgangsbohrung (2) U-förmigen Querschnitt mit im wesentlichen parallelen Schenkeln (12) aufweist.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in das mit Wülsten (6, 11) versehene Rohr (3), das in an sich bekannter Weise nach außen erweitert ist, ein getrenntes Verbindungselement (14) mit einem Anschlußstutzen (14′) eingreift, dessen Flansch (15) flüssigkeits- und gasdicht mit dem Rohrboden (1) verbunden ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (15) des Verbindungselements (14) mit einer Anpreßfläche (18) am Wulst (11) des Rohres (3) anliegt.

6. Werkzeug zur Herstellung einer Rohrverbindung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Axialbohrung (21) eines Stempelschaftes (20) ein Ziehstempel (22) verschiebbar gelagert ist, zwischen dessen Fußteil (24) und dem Stempelschaft (20) eine Ringnut (27) gebildet wird, in der ein Verformungselement (28) aus elastischem Werkstoff angeordnet ist, das durch den Ziehstempel (22) so verformbar ist, daß es am Rohr (3) im Bereich der Umfangsrille (5, 10) mindestens einen Wulst (6, 11) bildet.

7. Werkzeug zur Herstellung einer Rohrverbindung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückig ausgebildete Stempelschaft (38) eine Ringnut (39) aufweist, die über Radialbohrungen (40) mit einer Axialbohrung (41) zur Zuführung eines Druckmittels verbunden ist, so daß sich unter Wirkung des Druckmittels am Rohr (3) im Bereich der Umfangsrille (5, 10) mindestens eine Wulst (6, 11) bildet.

8. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stempelschaft (20, 38) ein Ringstempel (35) zur Verformung des Endes von Rohr (3) verschiebbar gelagert ist.