DE69508158T2

DE69508158T2 - Einrichtung und Verfahren um einen Endverschluss zu erzeugen

Info

Publication number: DE69508158T2
Application number: DE69508158T
Authority: DE
Inventors: Erik Se-294 77 Solvesborg Dahl
Original assignee: Valeo Engine Cooling AB
Current assignee: Titanx Engine Cooling AB
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: SE9402474L; US5692295A; ES2130531T3; EP0692325B1; SE9402474D0; EP0692325A1; SE508127C2; DE69508158D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Endverschlusses für ein Rohr, das zu einem Wärmetauscher gehört, sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Endverschlusses für ein Rohr, das zu einem Wärmetauscher gehört.
Wärmetauscher werden häufig in Form eines Wärmetauscherpakets mit aus Aluminium bestehenden Ein- und Auslaßrohren für ein Wärmetauschermedium konstruiert. Das Wärmetauscherpaket umfaßt häufig eine Anzahl von Rohren, die übereinander oder nebeneinander angeordnet sind und zwischen denen sich oberflächenvergrößernde Elemente befinden, die auch als Reihen bezeichnet werden.
Bei bestimmten Typen von Wärmetauschern, wie etwa einem Ölkühler von dem Typ, der im Inneren des Tanks eines konventionellen Fahrzeugkühlers installiert werden soll, ist es erforderlich, die Öffnungen an den Enden der Rohre zu verschließen.
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Endverschlusses besteht darin, einen massiven Aluminiumblock in die Endöffnung einzuführen, der dichtend am Innendurchmesser der Endöffnung anliegt. Eine solche Lösung hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Ein massiver Block bedeutet einen erheblichen Materialaufwand, und da die Materialkosten ein wichtiger Bestandteil der Gesamtkosten sind, ist dies zu vermeiden. Außerdem macht der große Unterschied in der Dicke zwischen dem massiven Block und der Endöffnung das Löten problematisch.
Es besteht daher ein Bedarf an einer Lösung, die eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zu beschreiben, um einen Endverschluß bei einem Rohr zu erzeugen, das zu einem Wärmetauscher gehört, wobei dieser Verschluß mit geringem Materialaufwand hergestellt und durch Hartlöten mit dem Rohr verbunden werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zu beschreiben, um einen Endverschluß zu erzeugen, der sich selbsttätig in der Endöffnung des Rohrs festsetzt.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Erzeugen und Einsetzen eines Endverschlusses für ein Rohr, das zu einem Wärmetauscher gehört, umfassend:
einen Rahmen mit einer ersten Seite und mit einer zweiten Seite, die gegenüber der ersten Seite angeordnet ist, sowie mit einem röhrenförmigen Kanal für einen Endabschnitt des genannten Rohrs, wobei der Kanal von der ersten Seite zur zweiten Seite verläuft und an der genannten ersten Seite eine Öffnung hat, die durch eine Seitenfläche um die Öffnung herum begrenzt ist;
ein Preßwerkzeug sowie eine Vorrichtung, die bewirkt, daß das genannte Preßwerkzeug von der genannten ersten Seite des Rahmens aus eine Hin- und Herbewegung durch den Kanal durchführt;
wobei das Preßwerkzeug so angeordnet ist, daß es bei seiner Vorwärtsbewegung einen Endverschluß-Rohling in die genannte Öffnung des Kanals einpreßt und durch den Eingriff des Endverschluß-Rohlings mit der genannten Seitenfläche des Rahmens einen becherförmigen Endverschluß bildet und anschließend den becherförmigen Endverschluß in den Kanal und in ein Rohr preßt, das von der genannten zweiten Seite aus eingeführt wird, wobei die offene Seite des Endverschlusses vom Rohrende aus betrachtet nach außen weist, wodurch der Endverschluß in das Rohrende eingesetzt werden kann.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren für das Erzeugen eines Endverschlusses gemäß Anspruch 7.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Merkmale der Ausführungsformen beschrieben.
Die Erfindung sieht vor, daß der Endverschluß in die Endöffnung des Rohrs auf eine Weise eingepreßt werden kann, die es möglich macht, daß sich der Endverschluß selbsttätig im Rohr festsetzt, was für das anschließende Hartlöten von erheblichem Vorteil ist.
Die besondere Form des Endverschlusses bedeutet auch, daß die Lötnaht zwischen dem Endverschluß und der Innenseite des Rohrs lang ist, was auf der einen Seite eine feste Verbindung und auf der anderen Seite einen guten Verschluß und damit die Dichtigkeit gewährleistet. Die Anforderungen an die Dichtigkeit sind sehr streng, besonders in der vorgenannten Anwendung, bei der ein Ölkühler im Inneren des Tanks eines Fahrzeugkühlers installiert wird. Die zerstörerischen Auswirkungen des Austretens von Flüssigkeit in Form von Wasser und Glycol in den Ölkühler und des Vermischens mit dem Öl sind offensichtlich.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt:
Abb. 1 eine Draufsicht auf ein Metallband und zwei Endverschluß-Rohlinge, die mit dem Metallband verbunden sind;
Abb. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Vorrichtung, wobei bestimmte Teile zur besseren Klarheit weggeschnitten wurden;
Abb. 3a eine Draufsicht auf die Vorderseite eines fertigen Endverschlusses;
Abb. 3b eine Seitenansicht des fertigen Endverschlusses aus Abb. 3a.
In den Zeichnungen werden identische Teile mit denselben Nummern bezeichnet.
Abb. 2 zeigt eine Vorrichtung für das Erzeugen eines Endverschlusses für ein Aluminiumrohr 2, die einen Rahmen 4 mit einer ersten Seite oder Vorderseite 6 und einer zweiten Seite oder Rückseite 8 hat, wobei sich die Rückseite 8 gegenüber der Vorderseite 6 befindet, wie aus Abb. 2 klar ersichtlich ist. Der Rahmen ist außerdem mit einem im wesentlichen rechtwinkligen, röhrenförmigen, durchgehenden Kanal 10 verse hen, der von der Vorderseite 6 zur Rückseite 8 verläuft und eine Eingangsöffnung 12 auf der Vorderseite 6 und eine Ausgangsöffnung 14 auf der Rückseite 8 hat. Die Eingangsöffnung 12 des Kanals 10 ist von einer ebenen Vorderseitenfläche 16 begrenzt, die um die Öffnung verläuft und über eine umlaufende, gebogene Übergangsfläche 18 in den Kanal 10 übergeht, wie ebenfalls aus Abb. 2 ersichtlich.
Der Kanal 10 ist weiterhin mit einer umlaufenden Schulter 20 versehen, die sich im mittleren Teil des Kanals befindet und leicht versetzt gegenüber der Ausgangsöffnung 14 angeordnet ist, sowie mit einem kegelförmigen Abschnitt 22, der von der Schulter zur Ausgangsöffnung verläuft.
Die Vorrichtung umfaßt weiterhin ein herkömmliches Lochwerkzeug 24, das mit dem Rahmen 4 verbunden ist und eine Schneidplatte 26, deren Vorderseite in einer Linie mit der Vorderseite 6 des Rahmens 4 angeordnet ist und die teilweise aus einem oberen Teil des Rahmens 4 besteht, sowie einen Stempel 30 umfaßt, der sich, von einer Antriebsvorrichtung (nicht abgebildet) angetrieben, hin- und herbewegt. Die Schneidplatte 26 ist weiterhin mit einem durchgehenden Kanal 31 versehen, der von der Vorderseite der Schneidplatte 26 zur Rückseite der Schneidplatte verläuft und durch den sich das Stanzwerkzeug 30 bewegen kann.
Die Vorrichtung ist zusätzlich mit einem Preßwerkzeug 32 versehen, das sich durch den Kanal 10 im Rahmen 4 hin- und herbewegt und von einer Antriebsvorrichtung (nicht abgebildet) angetrieben wird, sowie mit einer Aluminiumbandzuführung (nicht abgebildet) mit einem flachen Aluminiumband 34, von dem ein Ausschnitt in Abb. 1 dargestellt ist. Das Preßwerkzeug 32 hat einen Querschnitt, der etwas kleiner ist als der des Kanals 10, aber ansonsten dem genannten Kanal 10 entspricht. Das Preßwerkzeug 32 ist mit einem vorderen Ende 33 versehen, das leicht konvex ist, um ein leichtes Pressen nach innen zu ermöglichen.
Nachfolgend werden die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren für das Erzeugen eines Endverschlusses beschrieben.
Das Rohr 2, das einen Endabschnitt mit im wesentlichen rechtwinkligem Querschnitt hat, wird durch die Ausgangsöffnung an der Rückseite 8 in den Kanal 10 des Rahmens 4 eingeführt und in den Kanal 10 gedrückt, wobei die Außenseite des Rohrs an der Innenseite des Kanals 10 anliegt, bis die Endkante des Rohrs Kontakt mit der umlaufenden Schulter 20 des Kanals 10 hat. Die Schulter (20) ist in diesem Fall etwas weiter als die Wanddicke des Rohrs, um die seitlichen Kanten des Endverschlusses aufzunehmen, wie weiter unten beschrieben.
Das Aluminiumband 34 wird von der Aluminiumbandzuführung entnommen und zuerst mit einer Zuführvorrichtung (nicht abgebildet) zum Lochwerkzeug geführt, wo das Blech an der Vorderseite der Schneidplatte anliegt und gegen diese gedrückt wird. Anschließend werden Materialabschnitte 36 aus dem Aluminiumband ausgestanzt in einer Form, die einem I-Träger in Querrichtung des Bands entspricht, wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, um einen Endverschluß-Rohling 38 zu formen. Aus Abb. 1 ist ebenfalls ersichtlich, daß der Rohling eine im wesentlichen rechtwinklige Form hat, mit zwei langen Seiten 40,42 in der Querrichtung des Bands und zwei kurzen Seiten 44,46 in der Längsrichtung des Bands. Der Übergang zwischen den langen und kurzen Seiten des Rohlings 38 ist eingezogen, so daß sich leicht nach innen gebogene Ecken 48 ergeben. Aus Abb. 1 ist ebenfalls ersichtlich, daß der Rohling mit dem Aluminiumband über zwei Materialstege 50 verbunden ist, die sich in der Mitte der kurzen Seiten befinden und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Das Aluminiumband wird anschließend an der Vorderseite des Rahmens 4 zugestellt, bis einer der Endverschluß-Rohlinge 38 mittig vor der Eingangsöffnung 12 des Kanals 10 angeordnet ist und der Endverschluß- Rohling 38 an seinen langen und kurzen Seiten an der Vorderseitenfläche 16 des Rahmens 4 aufliegt.
Das Preßwerkzeug 32, das sich hin- und herbewegt, preßt anschließend durch seine nach vorne gerichtete lineare Bewegung und einen im wesentlichen mittigen Eingriff mit dem Endverschluß-Rohling den Endverschluß-Rohling 38 in den Kanal 10. Der Rohling 38 wird zu diesem Zeitpunkt aus dem Aluminiumband 34 herausgebrochen, und Teile der langen und kurzen Seiten des Rohlings liegen an der gebogenen Übergangsfläche 18 des Kanals an und folgen dieser Übergangsfläche, bis sich der Rohling vollständig im Kanal befindet. Während dieses Vorgangs wird der Rohling verformt zu einem becher- oder kastenförmigen Endverschluß mit zwei ebenen langen Seiten 52, zwei ebenen kurzen Seiten 54 und einem Boden 56, der etwas konvex ist. Der becherförmige Endverschluß hat außerdem eine offene Seite 58, die durch die Seitenkanten 60 begrenzt wird. Der Endverschluß erhält auf diese Weise einen Querschnitt, der dem Querschnitt des Kanals und des Preßwerkzeugs entspricht. Die Form des Endverschlusses ist aus Abb. 3a und Abb. 3b klar ersichtlich.
Der Endverschluß wird anschließend weiter in den Kanal 10 hineingedrückt, bis er sich mit seiner offenen Seite 58 auf einer Höhe mit der Schulter 20 befindet, wobei die Seitenkanten 60 über die Schulter 20 springen, so daß die Seitenkanten an der Schulter 20 anliegen, was dadurch möglich wird, daß die Schulter weiter ist als die Wanddicke des Rohrs 2. In dieser Position befindet sich der Endverschluß im Rohrende und verschließt die Endöffnung des Rohrs, wobei die offene Seite des Endverschlusses vom Rohrende aus betrachtet nach außen weist. Die Seiten des Endverschlusses liegen in diesem Fall in den entsprechenden ebenen Abschnitten fest an der Innenseite des Rohrs an, wodurch es möglich wird, daß der Endverschluß durch Hartlöten in einem Vakuumofen mit dem Rohr verbunden wird.
Das Preßwerkzeug wird dann wieder aus dem Kanal 10 herausgezogen, und der Endverschluß verbleibt aufgrund des Eingriffs der Seitenkanten 60 des Endverschlusses mit der Schulter 20 innerhalb des Rohrs. Das Rohr wird dann aus dem Rahmen 4 entnommen und an eine nachgeschaltete Fertigungsstufe übergeben oder umgedreht, so daß das andere Ende des Rohrs verschlossen werden kann. Die vorgenannte Abfolge kann dann wiederholt werden, um das nächste Rohrende zu verschließen.
Es ist erkennbar, daß die Erfindung auf unterschiedliche Weise im Rahmen des Schutzbereichs der selbständigen Ansprüche ausgeführt werden kann. Das Rohr und demzufolge der Endverschluß brauchen keinen rechtwinkligen Querschnitt zu haben und können statt dessen auch einen runden oder ovalen Querschnitt haben. Der Stanzvorgang muß nicht in Verbindung mit dem Einpreßvorgang ablaufen, sondern kann auch gesondert ablaufen. Die Endverschluß-Rohlinge können auch vollständig aus dem Band gestanzt werden und dann zum Beispiel über ein Magazin zum Rahmen zugeführt werden, um in den Kanal des Rahmens eingepreßt zu werden.

Claims

1. Vorrichtung für das Erzeugen und Einsetzen eines Endverschlusses für ein Rohr (2), das zu einem Wärmetauscher gehört, umfassend:

einen Rahmen (4) mit einer ersten Seite (6) und mit einer zweiten Seite (8), die gegenüber der ersten Seite angeordnet ist, sowie einem röhrenförmigen Kanal (10) für einen Endabschnitt des genannten Rohrs, wobei der Kanal von der ersten Seite zur zweiten Seite verläuft und an der genannten ersten Seite mit einer Öffnung (12) versehen ist, die durch eine Seitenfläche (16) um die Öffnung (12) herum begrenzt ist;

ein Preßwerkzeug (32) sowie eine Vorrichtung, die bewirkt, daß das genannte Preßwerkzeug (32) von der genannten ersten Seite (6) des Rahmens (4) aus eine Hin- und Herbewegung durch den Kanal (10) durchführt;

wobei das Preßwerkzeug (32) so angeordnet ist, daß es bei seiner Vorwärtsbewegung einen Endverschluß- Rohling (38) in die genannte Öffnung (12) des Kanals einpreßt und durch den Eingriff des Endverschluß- Rohlings mit der genannten Seitenfläche des Rahmens einen becherförmigen Endverschluß bildet und anschließend den becherförmigen Endverschluß in den Kanal (10) und in ein Rohr (2) preßt, das während des Betriebs von der genannten zweiten Seite (8) aus in den genannten Kanal (10) eingeführt wird, wobei die offene Seite des Endverschlusses vom Rohrende aus betrachtet nach außen weist, wodurch der Endverschluß in das Rohrende eingesetzt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10) mit einer umlaufenden inneren Schulter (20) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug ein konvexes vorderes Ende (33) hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (16) über eine gebogene Übergangsfläche (18) in den Kanal übergeht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem ein Bauelement (24) für das Ausstanzen von Metallbandmaterial aus einem Metallband (34) zur Bildung eines Endverschluß-Rohlings (38) umfaßt.

6 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Zuführvorrichtung für das Zuführen von Metallband (34) entlang der genannten ersten Seite (6) des Rahmens (4) und über die Öffnung (12) des Kanals (10) zwischen dem Preßwerkzeug (32) und dem Rahmen (4) umfaßt.

7. Verfahren für das Erzeugen eines Endverschlusses für ein Rohr (2), das zu einem Wärmetauscher gehört, umfassend:

Einführen des genannten Rohrs (2) in einen röhrenförmigen Kanal (10) in einem Rahmen (4) mit einer ersten Seite (6), einer zweiten Seite (8), die gegenüber der ersten Seite (6) angeordnet ist, dem genannten Kanal (10), der von der genannten ersten Seite zur genannten zweiten Seite verläuft und dessen Öffnung (12) auf der ersten Seite (6) von einer Seitenfläche (16) um die Öffnung (12) herum begrenzt wird, wobei das genannte Rohr (2) eingeführt wird, bis ein Ende des genannten Rohrs (2) innerhalb des Kanals angeordnet ist;

Einpressen eines Endverschluß-Rohlings (38) in den durchgehenden Kanal (10) und Eindrücken des Rohlings (38) durch den Kanal (10) wobei der Rohling durch Kontakt mit der Seitenfläche (16) des Rahmens (4) und anschließend mit den Innenflächen des Kanals (10) zu einem becherförmigen Endverschluß geformt wird, dessen offene Seite vom Rohrende aus betrachtet nach außen weist; und

Eindrücken des Rohlings (38) in das Ende des Rohrs (2) wobei der genannte Endverschluß an der Innenseite des Rohrs anliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal innen mit einer Schulter (20) versehen ist, und daß der genannte Schritt des Einführens das Einführen des Rohrendes in den Kanal (10) von der genannten zweiten Seite (8) bis zum Anliegen der Kante des Rohrendes an der Schulter (20) innerhalb des Kanals (10) umfaßt und der genannte Schritt des Einpressens das Einpressen des becherförmigen Endverschlusses durch den Kanal (10) umfaßt, bis die offene Seite des Endverschlusses sich mindestens auf einer Höhe mit der Schulter (20) befindet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (20) eine Weite hat, die größer ist als die Wanddicke des Rohrs (2), und dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Eindrückens das Eindrücken des Endverschlusses durch den Kanal (10) umfaßt, bis seine Seitenkanten (60) an der Schulter (20) anliegen.

10. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einpressens durch ein Preßwerkzeug (32) erfolgt, das sich hin- und herbewegt.

11. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 10, das weiterhin das Ausstanzen des genannten Rohlings aus einem Metallband (34) durch ein Lochwerkzeug (24) umfaßt.

12. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 11, das weiterhin das Ausstanzen des Endverschluß-Rohlings (38) aus einem Metallband (34) auf eine Weise umfaßt, durch die der Rohling (38) mit dem übrigen Metallband (34) durch schmale Materialstege (50) verbunden bleibt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Zuführen des Endverschluß-Rohlings (38) zusammen mit dem Metallband (34) entlang der ersten Seite des Rahmens (4) und über die Öffnung (12) des Kanals (10) zum Einpressen in den Kanal (10) umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt des Einpressens auch das Ausbrechen des genannten Rohlings aus dem Metallband (34) umfaßt.