DE4404928C2 - Heizkörper aus stoffschlüssig miteinander verbundenen Metallrohren und Verfahren für seine Fertigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper gemäß dem Oberbegriff des ersten An­ spruches und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 6.

Aus Metallrohren gefertigte Heizkörper sind z. B. aus der US 36 89 972 bekannt. Diese Heizkörper haben etwa die Form einer Leiter, mit zwei als Sammelrohre wirksamen, auf­ recht stehenden seitlichen Rohrelementen und einer oder mehreren Reihen von in glei­ chen Abständen zueinander parallel verlaufenden Querrohren, welche an ihren Enden lotrecht mit den Sammelrohren verschweißt sind.

Bei der Fertigung derartiger Heizkörper wird in der Wandung des Sammelrohrs jeweils ein eine geringe Übergröße aufweisendes Loch geformt, in welches ein Querrohr um ein kleines Stück eingeführt wird, worauf dann die Wandung des Sammelrohrs mit der Au­ ßenfläche des Querrohrs verschweißt wird.

Die beiden Rohrelemente sind also in Form des Buchstaben "T" angeordnet, bei wel­ chem das Sammelrohr den Querbalken und das Querrohr den Schaft bildet, wobei die endgültige Verbindung durch Verschweißen mit einer niedrig schmelzenden Legierung bzw. durch Hartlöten erfolgt, was in jedem Falle eine gewisse Mindestwandstärke des verwendeten Rohrmaterials erfordert.

Diese geschweißten bzw. hartgelöteten Verbindungen haben die zweifache Aufgabe einer mechanischen Verbindung und einer lecksicheren Abdichtung zu erfüllen, wobei die Verbindung jeweils die Form einer Flankenkehlnaht aufweist.

Das bekannte Verfahren für die Fertigung von geschweißten bzw. hartgelöteten Heiz­ körpern erfordert in jedem Falle die Verwendung von Hilfsvorrichtungen zum Festlegen der Rohrelemente in der richtigen Stellung zueinander, da die Verbindungen im noch nicht verschweißten Zustand keineswegs stabil sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines aus Metallrohren zusammengesetz­ ten Heizkörpers, bei welchem die Verbindungen zwischen den Längs- und Querrohren auch im noch nicht stoffschlüssigen Endzustand eine beträchtliche Steifigkeit aufweisen, so daß die Teile des Heizkörpers ohne die Verwendung von besonderen Hilfsvorrich­ tungen für die Montage und das Schweißen bzw. Hartlöten in korrekter Ausrichtung zu­ sammensetzbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Heizkörper gemäß Anspruch 1.

Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Heizkörper bean­ sprucht.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Heizkörpers in einer Aus­ führungsform der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Einzelheiten eines nach dem bekannten Verfahren gefertigten Heizkörpers,

Fig. 4 eine Einzelheit der Fertigung eines Heizkörpers gemäß der Erfindung,

Fig. 5 und 5' die Ausbildung einer Verbindungsfassung an einem Sammelrohr,

Fig. 6 und 6' die Ausgestaltung eines Endstücks an einem Querrohr eines Heizkörpers,

Fig. 7 eine gegenüber Fig. 4 um 90° gedrehte Darstellung der Verbindung eines Querrohrs mit einem Sammelrohr,

Fig. 8 einen in Fig. 7 mit A bezeichneten Ausschnitt nach Fertigstellung der stoffschlüssigen Verbindung,

Fig. 9 eine nach dem bekannten Verfahren hergestellte Rohr­ verbindung,

Fig. 10 eine Fig. 9 entsprechende Verbindung in einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung einer in Fig. 10 einge­ kreisten Einzelheit,

Fig. 12 und 13 eine Längs- bzw. Querschnittansicht einer zum Herstellen der Verbindung nach Fig. 4 und 7 verwend­ baren Verfahrensanordnung und

Fig. 14 und 15 eine Längs- bzw. Querschnittansicht einer zum Herstellen der Verbindung nach Fig. 10 und 11 ver­ wendbaren Verfahrensanordnung.

Ein in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichneter Heizkörper weist zwei seitliche Sammelrohre 2 und 3 auf, zwischen denen sich mehrere Heizrohre 4 in Querrichtung erstrecken.

Wie man insbesondere in Fig. 5 und 5' erkennt, ist ein in der Wandung des Sammelrohrs 2 ausgebildetes Loch von einem einwärts aufgebördelten Rand 5 umgeben, dessen Höhe einige Millimeter beträgt, in jedem Falle jedoch größer ist als die Wandstärke des Rohrs 2. In Fig. 6 und 6' erkennt man einen am Ende eines Querrohrs 4 ausgebildeten, durch einen kegel­ stumpfförmigen Übergang abgesetzten Einzug 6.

Beim Zusammenfügen des Querrohrs 4 mit dem Sammelrohr 2 wird das eingezogene Endstück 6 des Querrohrs 4 von dem nach Art einer Fassung wirksamen aufgebördelten Rand 5 des Lochs in der Wandung des Sammelrohrs 2 umschlossen (Fig. 7). Beim anschließenden Hartverlöten der Verbindung fließt das Hart­ lot 7 durch Kapillarwirkung in den Spalt zwischen dem gebör­ delten Rand 5 und dem Einzug 6 (Fig. 8).

In Fig. 10 ist ein in der Wandung eines Sammelrohrs 2 ausge­ bildetes Loch von einem auswärts aufgebördelten Rand 8 um­ geben, auf welchen ein Querrohr 4 aufgesteckt ist. In dem in Fig. 11 gezeigten Ausschnitt erkennt man die mittels des Zusatzwerkstoffs 7 hergestellte stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Querrohr 4 und dem aufgebördelten Rand 8.

Fig. 12 zeigt eine Verfahrensanordnung für die Ausbildung eines von einem einwärts aufgebördelten Rand 5 umgebenen Lochs in der Wandung eines Sammelrohrs 2.

Zu der Anordnung gehören ein unterer Haltebacken 9 und ein oberer Haltebacken 10, welcher mittels nicht dargestellter Antriebseinrichtungen, z. B. hydraulischer Linearantriebe, heb- und senkbar und dabei durch aufrecht stehende Führungs­ bolzen 11 geführt ist.

Ein oberhalb der Backen 9 und 10 angeordneter Stanz- und Prägestempel 12 ist über nicht dargestellte Betätigungsein­ richtungen synchron mit einem unteren Gegenhalt in Form einer Matrize 13 bewegbar.

Die Matrize 13 ist an einem in das Sammelrohr 2 einführbaren Stab 14 ausgebildet, welcher an einem Ende über ein Gestänge mit dem Stempel 12 verbunden ist, so daß die Achsen A des Stempels 12 und der Matrize 13 stets miteinander fluchten. Der Stab 14 stützt sich mit einem trapezförmigen Vorsprung 16 an seiner Unterseite auf einer an der unten liegenden Wandung des Sammelrohrs 2 anliegenden Stützschiene 18 ab. Diese hat eine dem Vorsprung 16 komplementäre Vertiefung 17 und ist mittels einer nicht dargestellten, beispielsweise hydraulischen Betätigungseinrichtung in Axialrichtung beweg­ bar. Dabei ermöglicht die Ausrichtung der Vertiefung 17 auf den Vorsprung 16 das Absenken der Matrize 13 nach der im Zusammenwirken mit dem Stempel 12 erfolgten Ausbildung eines von einem einwärts gebördelten Rand 5 umgebenen Lochs, so daß das Sammelrohr 2 anschließend um ein vorbestimmtes Stück fortbewegt werden kann, um ein weiteres Loch mit Bördelrand 5 auszubilden.

Beim Absenken des Stempels 12 auf die Matrize 13 wird zu­ nächst durch das Zusammenwirken des Innenrands 12' des Stempels 12 mit einer Kante der Matrize 13 ein Loch ausge­ stanzt, worauf dann der Rand des Lochs durch das Zusammen­ wirken des Außenrands 12" des Stempels 12 mit einer Innen­ wandung 13' der Matrize 13 aufgebördelt wird.

In einer in Fig. 10 und 11 dargestellten abgewandelten Aus­ führungsform kann mittels der in Fig. 14 und 15 gezeigten Vorrichtung ein auswärts aufgebördelter Rand 8 an einem Sammelrohr 2 ausgebildet werden. In diesem Falle wird ein jeweiliges Querrohr 4 auf den gebördelten Rand 8 aufge­ steckt, zu welchem Zweck es an seinem Ende mit einer Auf­ weitung versehen sein kann.

Bei der in Fig. 14 und 15 gezeigten Vorrichtung ist ein an einem Ende einen Stempel 21 tragender Stab 20 am anderen Ende mittels eines Bolzens 19 im unteren Haltebacken 9 ange­ lenkt. Der Stempel 21 hat an der Innenseite eine Schneidkante 21', welche zum Stanzen eines Lochs mit einem Gegen­ halt 22 zusammenwirkt, und an der Außenseite eine Druck­ flanke 21", welche zur Ausbildung des auswärts aufgebördel­ ten Rands 8 des Lochs mit der Laibung einer Öffnung 23 im oberen Haltebacken 10 zusammenwirkt.

Zum Stanzen des Lochs und Aufbördeln des Rands 8 ist der Stempel 21 mittels eines axialverschieblichen, beispiels­ weise über eine Zugstange 25 hydraulisch betätigbaren Zug­ keils 24 aufwärts bewegbar. Für die anschließende Freigabe des mittels der beschriebenen Werkzeuge auswärts aufgebör­ delten Rands 8 wird zunächst der Stempel 21 durch entgegen­ gesetzte Axialverschiebung der Zugstange 25 mit dem Keil 24 abgesenkt und anschließend der Gegenhalt 22 sowie der obere Haltebacken 10 angehoben.

Für das Heben und Senken des Stempels 21 (Fig. 14, 15) oder der Matrize 13 (Fig. 12, 13) kann anstelle eines mit Keil­ wirkung arbeitenden Linearantriebs auch eine andere Quer­ triebseinrichtung verwendet werden, z. B. ein den Stempel 21 bzw. die Matrize 13 abstützender drehbarer Exzenternocken.

Nach dem beschriebenen Öffnen der Vorrichtung wird das Sam­ melrohr 2 wieder um einen Schritt fortbewegt, um das nächste Loch zu stanzen und mit einem Bördelrand 8 zu versehen.

Die Montage und Fertigstellung eines Heizkörpers geht dann folgendermaßen vor sich: In dem in Fig. 4 bis 8 dargestell­ ten Falle, in welchem die Löcher mit einwärts aufgebördelten Rändern 5 versehen sind, werden die Querrohre 4 mit ihren gegebenenfalls wie in Fig. 6 gezeigt mit einem Einzug 6 ver­ sehenen Enden in die Löcher der beiden Sammelrohre 3 und 4 gesteckt. Dabei finden die Enden der Rohre 4 in den einwärts aufgebördelten Rändern 5 der Löcher einen festen Sitz, so daß der soweit zusammengebaute Heizkörper 1 allein durch die mechanischen Verbindungen bereits eine hohe Stabilität hat.

Anschließend werden dann die stoffschlüssigen Verbindungen hergestellt, beispielsweise durch Hartlöten, wobei das Hart­ lot 7 durch Kapillarwirkung über die volle Höhe der aufge­ bördelten Ränder 5 in den Spalt zwischen diesen und den Querrohren 4 fließen kann (Fig. 8).

In entsprechender Weise erfolgt der Zusammenbau in der zwei­ ten Ausführungsform, in welcher die Löcher mit auswärts auf­ gebördelten Rändern 8 versehen sind (Fig. 10, 11).

Ein zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Ausbildung von einwärts oder auswärts aufgebördelten Rändern 5 bzw. 8 besteht darin, daß es auf diese Weise leichter oder über­ haupt erst möglich ist, Rohre mit nicht kreisförmigem Quer­ schnitt sicher miteinander zu verbinden.

Somit sind die eingangs genannten Ziele erreicht, namentlich die das Schweißen bzw. Hartlöten erleichternde Erzielung eines ausreichend steifen Aufbaus eines Heizkörpers bereits im vormontierten Zustand, die Ausbildung von eine größere Flächenausdehnung aufweisenden stoffschlüssigen Verbindungen anstelle von Flankenkehlnähten, und die Möglichkeit der Verwendung von Rohrmaterial mit nicht kreisförmigem Quer­ schnitt ohne Beeinträchtigung der Dichtigkeit oder des Aussehens.

Claims (9)

1. Heizkörper aus stoffschlüssig miteinander verbundenen Metallrohren, mit wenig­ stens zwei seitlichen Sammelrohren und einer oder mehreren Reihen von zuein­ ander parallelen Querrohren, wobei an den Verbindungsstellen der Querrohre (4) mit den Sammelrohren (2, 3) jeweils ein von einem in Axialrichtung des Quer­ rohrs (4) aufgebördelten Rand (5, 8) umgebenes Loch in der Wandung des je­ weiligen Sammelrohrs (2, 3) ausgebildet ist, und das jeweilige Ende (6) eines Querrohrs in den aufgebördelten Rand (5, 8) ein- bzw. auf diesen aufgesteckt ist, und die Verbindungsstellen stoffschlüssig fixiert und abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrohre (4) an jeweils wenigstens einem Ende ei­ nen durch eine kegelstumpfförmige Schulter abgesetzten, in den aufgebördelten Rand (5) eines Lochs einsteckbaren Einzug (6) oder eine auf den aufgebördel­ ten Rand (8) eines Lochs aufsteckbare Aufweitung aufweisen.

2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Verbindung durch Hartlöten (7) hergestellt ist.

3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der aufgebördelten Ränder (5, 8) in der Größenordnung von einigen Millimetern liegt und in jedem Falle größer ist als die Wandstärke des Sammelrohrs (2).

4. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebördelte Rand (5) einwärts in das Sammelrohr (2) gerichtet ist.

5. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebördelte Rand (8) auswärts aus dem Sammelrohr (2) hervorsteht.

6. Verfahren zum Herstellen von Heizkörpern aus stoffschlüssig miteinander zu ver­ bindenen Metallrohren, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren eines zwi­ schen zwei in Längsrichtung unterteilten Haltebacken (9, 10) gehaltenen Sam­ melrohrs (2) zwei je nach ihrer Stellung relativ zueinander mit geraden oder ge­ neigten Oberflächen in gegenseitiger Anlage befindliche stabförmige Elemente angeordnet werden, wobei wenigstens eines (18; 25) der stabförmigen Ele­ ments in Axialrichtung des Rohrs (2) längsverschieblich ist, während am anderen stabförmigen Element (14; 20) eine ringförmige Matrize oder ein Stempel (13; 21) ausgebildet ist, welche bzw. welcher in einer Radialbewegung mit, einem äu­ ßeren Stempel (12) oder Gegenhalt (22) zusammenwirkt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere das Rohr (2) haltende Haltebacken (10) im Laufe des Arbeitsgangs für die Ausbildung von aufgebördelten Rändern (5, 8) umgebenen Löchern angehoben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Matrize (13) oder dem Stempel (21) versehene stabförmige Element (14; 20) an einem Ende mittels eines Bolzens (19) an einem der Haltebacken (9; 10) angelenkt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewe­ gung der Matrize (13) oder des ringförmigen Stempels (21) anstatt durch Axial­ verschiebung eines stabförmigen Elements durch Drehung eines sie bzw. ihn abstützenden Exzenternockens erzielt wird.