EP2236922A2 - Rohrelement, gasbetriebenes Gerät sowie Verfahren zur Herstellung eines Rohrelements - Google Patents

Rohrelement, gasbetriebenes Gerät sowie Verfahren zur Herstellung eines Rohrelements Download PDF

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EP2236922A2
EP2236922A2 EP10155433A EP10155433A EP2236922A2 EP 2236922 A2 EP2236922 A2 EP 2236922A2 EP 10155433 A EP10155433 A EP 10155433A EP 10155433 A EP10155433 A EP 10155433A EP 2236922 A2 EP2236922 A2 EP 2236922A2
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EP
European Patent Office
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gas
tube
pipe
region
pipe wall
Prior art date
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EP10155433A
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English (en)
French (fr)
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EP2236922A3 (de
EP2236922B1 (de
Inventor
Sergio Aguado Muñoz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • B21D41/045—Closing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/008—Ranges

Definitions

  • the present invention relates to a pipe element, in particular a gas manifold, according to the preamble of claim 1 and a gas-powered device with such a tubular element.
  • gas manifolds which are connected via a tubular element made of a metal material, such. B. steel, which is provided on its outside with a protective layer.
  • the tube element has in its interior a gas passageway with a predetermined diameter.
  • the tube member is provided with two spaced-apart openings, to which an inlet channel and an outlet channel of a gas shut-off valve can be connected.
  • a region between the two openings of the gas passageway is hermetically sealed, in particular gas-tight.
  • the pipe element is first separated into two parts. Then, an external disk, which usually has a slightly larger outer diameter than the diameter of the gas passage, between the arranged two separate ends of the split tube member and welded gas-tight with the two ends.
  • the welding process and the subsequent application of the paint impurities can occur at the two openings or even pass through them into the gas passageway. This can affect the sealing properties in the region of the two openings, so that gas leaks can occur with the installed gas stopcock, which in turn leads to rejects. Finally, the contaminants can also reach a burner connected to the gas manifold and a manifold and clog it.
  • the base body is slightly widened by means of a tool, so that the sealing ring against the inner wall of the tubular element, which retains its original shape sets. It has been found that such a tubular closure element does not always meet the requirements imposed on a reliable gas seal. For this reason, modifications of the aforementioned gas manifold have been developed in which a portion of the main body of the pipe closure member, which is remote from the elastic sealing ring, is welded to the pipe member. However, this again requires an additional operation and leads to some of the disadvantages already described above in connection with the welded design. Furthermore, due to the high temperatures occurring during welding due to heat conduction on the pipe element and the base body, damage to the sealing ring may occur.
  • the present invention has the object, a pipe element of the type mentioned, a gas-powered device of the type mentioned and a method for producing a tubular element of the type mentioned so further, that the pipe closure element with the pipe wall, or the main body of the pipe member is firmly connected, but in the contact area between the pipe closure member and the pipe wall is arranged neither a weld nor the outer or inner surface of the pipe member is damaged.
  • the present invention is based on the fact that the tube closure element is formed integrally with the tube wall.
  • the tube closure element is formed by at least one mechanical deformation, in particular at least one constriction, of the diameter of the tube wall.
  • the pipe closure element is much more firmly connected to the pipe wall and divides the pipe element clearer into two separate areas .
  • the pipe element according to the invention with the mechanically shaped pipe closure element is absolutely gas-tight and waterproof.
  • the contact area between the pipe closure member and the pipe wall suffers from heavy stress and may be damaged and leaking.
  • the tube member of the present invention has no weld in the contact area between the tube closure member and the tube wall.
  • the surfaces of the tube closure member and the tube wall portions adjacent the tube closure member are clean and regular. Leaks and rejects due to welding defects are avoided, which is why the reject rate is significantly lower. This can save on production costs, reduce production time and increase gas-tightness and consequently safety and reliability.
  • the outer surface of the pipe member is not affected.
  • the outer protective layer for example a galvanized layer, of the tubular element and its outer appearance are not affected by the plastically deformed tube wall region.
  • an improved external appearance, better anti-corrosion properties and a higher precision in terms of the outer dimension and the shape of the tubular element can be achieved, which in turn increases the accuracy of fit of the pipe element according to the invention in the case of installation in a gas appliance.
  • An extra post-processing or post-treatment step to re-apply an external Anti-corrosion layer, z. B. by a coat, is not required in the inventive solution.
  • the tube closure element can also be easily arranged at a desired position within the tube member by the tube wall is deformed or compressed at the desired position.
  • the pipe closure element is formed by at least one plastically deformed region of the pipe wall, wherein the plastically deformed region is deformed from the outside of the pipe element in the direction of the gas passage channel. Since there is no residue in this deformation, the process according to the present invention is substantially cleaner than the process known from the prior art, in which the pipe closure element is welded to the pipe wall.
  • the region of the tube wall to be deformed is heated and compressed in the heated state until the pressurized and heated tube wall material melts together to form the tube closure element.
  • the tube closure element can be formed by means of hot forming.
  • the region of the tube wall to be deformed is heated to a temperature above its recrystallization point.
  • the pipe wall is formed from aluminum, the pipe wall region to be deformed is heated, for example, to about 50 to 500 degrees Celsius, preferably to about 100 to 150 degrees Celsius.
  • Aluminum or an aluminum alloy is the preferred pipe wall material because it does not rust.
  • the mutually contacting inner surfaces of the plastically deformed tube wall region can be welded together, for example by means of the technique of friction welding and / or pressure welding.
  • the tubular element is preferably a gas manifold with two spaced-apart openings to which an inlet channel and an outlet channel of a gas shut-off valve can be connected.
  • the plastically deformed pipe wall area or the Tube closure element is arranged in at least one region between the two openings and blocks the gas passageway at this point.
  • the gas shut-off cock which serves as a main switch or safety switch, forms a bypass around the blocked plastically deformed tube wall area.
  • a tube element in particular a gas collecting line, of high quality with an improved, more reliable and permanently gas-tight closure of the gas passage channel can be made available.
  • FIGS. 1 to 6 illustrated embodiment explained in more detail.
  • the Figures 1 and 2 show an embodiment of an inventive pipe element, namely a gas manifold 100.
  • This gas manifold 100 is intended for installation in a gas-powered device (not shown).
  • the gas-operated appliance according to the invention can be a gas-operated domestic appliance or a gas-operated heating appliance, for example a gas stove, a gas oven or a gas hob.
  • the gas manifold 100 is formed of metal or a metal alloy, preferably aluminum or an aluminum alloy. In its interior, the gas manifold 100 has a gas passageway 10 with a predetermined circular diameter, which is surrounded by a one-piece tube wall 20.
  • the gas manifold 100 has two spaced in the direction of the longitudinal axis A bores or openings 30, 40, to which later an input channel and an output channel of a gas shut-off valve or main tap (not shown) can be connected.
  • the gas shut-off valve is a mechanical or electronic device that connects two gas-tightly separated areas 12, 14 of the gas passageway 10 externally.
  • a tubular closure element 22 is disposed between the two openings 30, which closes the gas passageway 10 gas-tight at this point. More specifically, the two portions 12, 14 of the gas passageway 10 by a deformation or a plastically deformed region 22 of the tube wall 20 gas-tight sealed from each other. The plastically deformed region 22 is deformed from the outside of the tubular element 100 in the direction of the gas passage 10. There is thus a local contraction of the gas manifold 100 in the direction of the gas passageway 10 at this point. As a result of this local contraction 22, the diameter of the gas passageway 10 is mechanically reduced to such an extent that the gas passageway 10 is closed or blocked in this area. As in FIG. 1 can be seen, the plastically deformed region 22 may be formed by a substantially circular constriction of the tube wall. But it is also possible that the plastically deformed portion 22 is formed by pressing together two opposite sides of the tube wall 20 (not shown).
  • the sealing of the gas passage 10 by means of a mechanical deformation of the tube wall has the advantage that the inner closure of the gas manifold 100 can be arranged at any position and accurately positioned.
  • the tubular closure element 22 and the plastic deformation of the gas manifold 100 the two areas 12, 14 of the gas passageway 10 are reliably and permanently separated gas-tight.
  • the gas manifold 100 may have further openings (not shown) for connecting gas taps, with which the gas supply to individual burners of the gas range is controllable.
  • FIGS. 3 to 6 illustrate schematically the respective process steps.
  • the gas collecting line 100 to be produced or produced is shown in longitudinal section.
  • the material of the tube wall 20 is first heated in a region between the two openings 30, 40 until it is plastically deformable.
  • the heat input is in FIG. 3 indicated by block arrows.
  • the tube wall region 22 to be deformed may be heated to a temperature above the recrystallization point of the tube wall material.
  • the invention is not limited to heating above the recrystallization temperature.
  • the plasticized region is plastically deformed, that is to say compressed by means of a compression means 50.
  • the direction of the applied by the compression means 50 contact pressure is in the FIGS. 4 and 5 indicated by two block arrows.
  • the compression is preferably circular around the entire circumference of the tube wall 20.
  • the contact pressure can also be applied only from two opposite sides.
  • the circular inner surface 24 of the tube wall 20 adjacent to the two openings 30, 40 is supported by means of at least one support element (not shown), for example a piston, introduced via the two openings 30, 40.
  • at least one support element for example a piston
  • the plasticized region is further deformed, more specifically compressed, until the gas passages 10 facing inner regions are in contact with each other. Due to the applied pressure and the heating (see. FIG. 3 ), the area 22 to be plastically deformed, in particular its areas in contact with one another, is welded together and hermetically sealed by means of the technique of pressure welding. Alternatively, the region 22 to be plastically deformed or the regions in contact with one another can also be welded together by means of the friction welding technique.
  • a finished tube element 100 is shown, in which two areas 12, 14 of the gas passageway 10 by means of plastically deformed and press-welded tube closure element 22 are separated from each other and sealed hermetically and gas-tight.
  • gas manifold 100 is sealed by means of a welding technique, namely the pressure welding or friction welding of the contacting with each other to the gas passageway 10 toward deformed areas of the tube wall 20. There are no welding residues in the welded area. Further, neither the outer surface nor the inner surface of the gas manifold 100 is damaged.

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Abstract

Um ein Rohrelement (100) aufweisend - einen im Inneren des Rohrelements (100) angeordneten Gasdurchtrittskanal (10) mit einem vorbestimmten Durchmesser, - eine den Gasdurchtrittskanal (10) umgebende einstückige Rohrwand (20) und - ein Rohrverschlusselement (22), das den Gasdurchtrittskanal (10) in mindestens zwei voneinander getrennte gasleitende Bereiche (12, 14) unterteilt, indem es den Gasdurchtrittskanal (10) bereichsweise hermetisch abdichtet, sowie ein gasbetriebenes Gerät mit einem derartigen Rohrelement (100) als auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rohrelements (100) so weiterzubilden, dass das Rohrverschlusselement (22) mit der Rohrwand (20), bzw. dem Grundkörper des Rohrelements (100), fest verbunden ist, aber im Kontaktbereich zwischen dem Rohrverschlusselement (22) und der Rohrwand (20) weder eine Schweißnaht angeordnet ist noch die äußere oder innere Oberfläche des Rohrelements (100) beschädigt ist, wird vorgeschlagen, dass das Rohrverschlusselement (22) einstückig mit der Rohrwand (20) ausgebildet und durch mindestens einen plastisch verformten Bereich der Rohrwand (20) gebildet ist, wobei der plastisch verformte Bereich (22) von der Außenseite des Rohrelements (100) her in Richtung des Gasdurchtrittskanals (10) hinein verformt ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrelement, insbesondere eine Gassammelleitung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein gasbetriebenes Gerät mit einem solchen Rohrelement.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrelements, insbesondere einer Gassammelleitung, aufweisend
    • einen im Inneren des Rohrelements angeordneten Gasdurchtrittskanal mit einem vorbestimmten Durchmesser,
    • eine den Gasdurchtrittskanal umgebende Rohrwand und
    • ein Rohrverschlusselement, das den Gasdurchtrittskanal in mindestens zwei voneinander getrennte gasleitende Bereiche unterteilt, indem es den mindestens einen Bereich des Gasdurchtrittskanals über dessen gesamten Durchmesser hermetisch abdichtet.
    Stand der Technik
  • Es sind Gassammelleitungen bekannt, die über ein Rohrelement aus einem Metallwerkstoff, wie z. B. aus Stahl, verfügen, welches an seiner Außenseite mit einer Schutzschicht versehen ist. Das Rohrelement weist in seinem Inneren einen Gasdurchtrittskanal mit einem vorbestimmten Durchmesser auf. Ferner ist das Rohrelement mit zwei voneinander beabstandeten Öffnungen ausgestattet, an die ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal eines Gas-Absperrhahns anschließbar sind. In einem Bereich zwischen den beiden Öffnungen ist der Gasdurchtrittskanal hermetisch, insbesondere gasdicht, verschlossen. Hierzu wird das Rohrelement zunächst in zwei Teile getrennt. Dann wird eine externe Scheibe, welche in der Regel einen etwas größeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Gasdurchtrittskanals besitzt, zwischen den zwei aufgetrennten Enden des geteilten Rohrelements angeordnet und mit den beiden Enden gasdicht verschweißt.
  • Diese bekannten Gassammelleitungen besitzen jedoch den Nachteil, dass bei ihrer Herstellung das Rohrelement und/oder die Scheibe während des Verschweißens beschädigt werden kann. Dies kann zu einer Undichtigkeit des Verschlusses und damit zu einem Gasleck führen. Bei der Produktion derartiger Gassammelleitungen tritt daher eine relativ hohe Ausschuss- bzw. Reparaturquote auf. Dies erhöht den Aufwand und die Kosten für die Produktion. Ferner verliert das Rohrelement durch das erforderliche Auftrennen und wieder Zusammenschweißen an der gasdicht verschlossenen Stelle seine äußere Schutzschicht. Diese muss nach Abschluss des Schweißvorgangs wieder aufgetragen werden, was einen separaten Behandlungsvorgang, etwa das Anbringen eines Anstrichs erfordert. Dies erhöht wiederum den Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten. Infolge des erforderlichen Auftrennens und wieder Zusammenschweißens wird zudem das äußere Erscheinungsbild der Gassammelleitung beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil sind relativ hohe Fertigungstoleranzen. Auch können durch den Schweißvorgang und das anschließende Anbringen des Anstrichs Verunreinigungen an den beiden Öffnungen auftreten oder sogar durch diese hindurch in den Gasdurchtrittskanal gelangen. Dies kann die Dichtungseigenschaften im Bereich der beiden Öffnungen beeinträchtigen, so dass beim montierten Gas-Absperrhahn Gasleckagen auftreten können, was wiederum zu Ausschuss führt. Schließlich können die Verunreinigungen auch bis zu einem an die Gassammelleitung und eine Verteilerleitung angeschlossenen Brenner gelangen und diesen verstopfen.
  • Aus der Druckschrift EP 1 944 545 A2 ist ein Rohrelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Um die vorhergenannten Nachteile möglichst weitgehend zu vermeiden, wird bei dieser vorbekannten Lösung das Rohrelement nicht geteilt und später unter Einfügen einer Zwischenscheibe wieder zusammengeschweißt sondern stattdessen ein einteiliges Rohrelement verwendet, bei dem ein stopfenartiges, gasdichtes Rohrverschlusselement in dem Bereich zwischen den zwei Öffnungen innerhalb des Rohrelements angeordnet ist. Dieses Rohrverschlusselement soll den Gasdurchtrittskanal gasdicht verschließen. Das Rohrverschlusselement besitzt einen scheibenartigen Grundkörper mit einem elastischen Dichtungsring. Das Rohrverschlusselement wird in den Gasdurchtrittskanal eingeführt und bis zu einer Position zwischen den beiden Öffnungen verschoben. Dort wird der Grundkörper mittels eines Werkzeugs etwas aufgeweitet, so dass sich der Dichtungsring gegen die Innenwand des Rohrelements, welches seine ursprüngliche Form behält, legt. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiges Rohrverschlusselement nicht immer die an eine zuverlässige Gasdichtung gestellten Anforderungen erfüllt. Aus diesem Grund sind Modifikationen der zuvor genannten Gassammelleitung entwickelt worden, bei denen ein Teilbereich des Grundkörpers des Rohrverschlusselements, der von dem elastischen Dichtungsring entfernt ist, mit dem Rohrelement verschweißt wird. Dies erfordert jedoch wieder einen zusätzlichen Arbeitsschritt und führt zu einigen der bereits weiter oben im Zusammenhang mit der geschweißten Ausführung beschriebenen Nachteilen. Ferner kann es aufgrund der beim Schweißen auftretenden hohen Temperaturen durch Wärmeleitung am Rohrelement und dem Grundkörper zu einer Schädigung des Dichtungsrings kommen.
  • Aus der Druckschrift EP 1 488 870 A1 ist bekannt, das Ende eines Rohrelements durch plastisches Verformen der Rohrwand abzudichten. Dabei wird in einem ersten Schritt mittels kalter plastischer Deformation der Innendurchmesser des Rohrelements verringert und in einem zweiten Schritt das plastisch deformierte Rohrwandmaterial mittels Reibung erwärmt bis es miteinander verschmilzt und das Rohrelement hermetisch abdichtet. Bei der kalten plastischen Deformation werden die Enden des Rohrelements zum Rohrinneren hin umgebogen, wobei sich das Rohrelement verkürzt. Ein derartiges Verkürzen kann dazu führen, dass ein zwischen zwei Anschlüsse anzuordnendes Rohrelement zu kurz ist, um mit beiden Anschlüssen verbunden zu werden. Auch sind die Anforderungen an eine in einem zentralen Bereich des Rohrelements angeordnete Dichtung deutlich höher, da diese stärker belastet wird als ein am Rohrende angeordnetes Rohrverschlusselement.
  • Schließlich ist aus der Druckschrift EP 1 760 405 A2 bekannt, das Rohrende eines Gasrohrs mittels plastischen Verformens der Rohrwand von der Außenseite des Rohrelements her in Richtung des Gasdurchtrittskanals hinein hermetisch abzudichten. Dabei wird mittels Reibschweißen ohne Zugabe von Material am Rohrende ein Rohrverschlusselement mit einer in axialer Richtung des Rohrs verlaufenden Spitze gebildet. Diese Spitze ist dicker als die Rohrwand und dient dazu, den zentralen Bereich des Rohrverschlusselements zu verstärken. Da das Rohrverschlusselement und dessen Spitze ausschließlich aus Material der Rohrwand gebildet sind, wird beim Formen des Rohrverschlusselements das Rohrelement verkürzt, wodurch die Passgenauigkeit des Rohrelements beim Einbau in ein Gerät beeinträchtigt werden kann.
    • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rohrelement der eingangs genannten Art, ein gasbetriebenes Gerät der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrelements der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das Rohrverschlusselement mit der Rohrwand, bzw. dem Grundkörper des Rohrelements, fest verbunden ist, aber im Kontaktbereich zwischen dem Rohrverschlusselement und der Rohrwand weder eine Schweißnaht angeordnet ist noch die äußere oder innere Oberfläche des Rohrelements beschädigt ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Rohrelement mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch ein gasbetriebenes Gerät mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das Rohrverschlusselement einstückig mit der Rohrwand ausgebildet ist. Dabei wird das Rohrverschlusselement durch mindestens eine mechanische Verformung, insbesondere mindestens eine Einschnürung, des Durchmessers der Rohrwand gebildet. Beim erfindungsgemäßen Rohrelement wir die Dichtungswirkung also durch einen plastisch verformten Bereich der Rohrwand erzielt.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Lösung das Rohrelement nicht zerschnitten und anschließend wieder gasdicht zusammengeschweißt werden muss, kann auf sehr einfache, effektive, schnelle und kostengünstige Art und Weise eine zuverlässigere und sicherere Gassammelleitung hergestellt werden. Es tritt somit auch kein Schweiß-Verzug am Rohrelement auf, so dass präzisere Formen und Abmessungen des erfindungsgemäßen Rohrelements realisierbar sind. Zur Herstellung des gasdichten Verschlusses des Gasdurchtrittskanals des erfindungsgemäßen Rohrelements ist auch keine spanende Bearbeitung des Rohrelements erforderlich. Es tritt somit weder Verschnitt noch Abfall auf. Folglich ist eine verbesserte Materialausnutzung realisierbar und der Herstellungsprozess ist sauberer.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem zum gasdichten Abdichten des Rohrelements ein separates Rohrverschlusselement in das Rohrelement eingeführt und mit diesem verschweißt wird, ist bei der vorliegenden Erfindung das Rohrverschlusselement wesentlich fester mit der Rohrwand verbunden und unterteilt das Rohrelement klarer in zwei voneinander getrennte Bereiche. Das erfindungsgemäße Rohrelement mit dem mechanisch geformten Rohrverschlusselement ist absolut gasdicht und wasserdicht. Beim Stand der Technik leidet dagegen der Kontaktbereich zwischen dem Rohrverschlusselement und der Rohrwand aufgrund starker Beanspruchung und kann beschädigt und undicht werden.
  • Das Rohrelement der vorliegenden Erfindung weist im Kontaktbereich zwischen dem Rohrverschlusselement und der Rohrwand keine Schweißnaht auf. Somit sind im Gegensatz zum Stand der Technik die Oberflächen des Rohrverschlusselements und der an das Rohrverschlusselement angrenzenden Rohrwandbereiche sauber und regelmäßig. Undichtigkeiten und Ausschuss durch Schweißfehler werden vermieden, weshalb die Ausschussquote deutlich geringer ist. Dadurch lassen sich Produktionskosten sparen, die Produktionszeit reduzieren und die Gasdichtigkeit und folglich die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöhen.
  • Auch wird bei der vorliegenden Erfindung die Außenoberfläche des Rohrelements nicht in Mitleidenschaft gezogen. Die äußere Schutzschicht, beispielsweise eine galvanisierte Schicht, des Rohrelements und dessen äußeres Erscheinungsbild werden durch den plastisch verformten Rohrwandbereich nicht beeinträchtigt. Somit können ein verbessertes äußeres Erscheinungsbild, bessere Anti-Korrosionseigenschaften und eine höhere Präzision hinsichtlich der Außenabmessung und der Form des Rohrelements erzielt werden, was wiederum die Passgenauigkeit des erfindungsgemäßen Rohrelements im Falle des Einbaus in ein Gasgerät erhöht. Ein extra Nachbearbeitungs- oder Nachbehandlungsschritt zum erneuten Auftragen einer externen Antikorrosionsschicht, z. B. durch einen Anstrich, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich.
  • Das Rohrverschlusselement lässt sich zudem einfach an einer gewünschten Position innerhalb des Rohrelements anordnen, indem die Rohrwand an der gewünschten Position deformiert bzw. zusammengepresst wird.
  • Erfindungsgemäß wird das Rohrverschlusselement durch mindestens einen plastisch verformten Bereich der Rohrwand gebildet, wobei der plastisch verformte Bereich von der Außenseite des Rohrelements her in Richtung des Gasdurchtrittskanals hinein verformt wird. Da bei dieser Deformation keinerlei Rückstände entstehen, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich sauberer als das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, bei dem das Rohrverschlusselement mit der Rohrwand verschweißt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Bildung des Rohrverschlusselements der zu verformende Bereich der Rohrwand erwärmt und im erwärmten Zustand zusammengepresst bzw. eingeschnürt bis das mit Druck und Wärme beaufschlagte Rohrwandmaterial miteinander verschmilzt. Beispielsweise kann das Rohrverschlusselement mittels einer Warmumformung gebildet werden. Dabei wird der zu verformende Bereich der Rohrwand auf eine Temperatur oberhalb seines Rekristallisationspunktes erwärmt. Sofern die Rohrwand aus Aluminium gebildet ist, wird der zu verformende Rohrwandbereich beispielsweise auf etwa 50 bis 500 Grad Celsius, vorzugsweise auf etwa 100 bis 150 Grad Celsius, erwärmt. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist das bevorzugte Rohrwandmaterial, weil es nicht rostet.
  • Um den Gasdurchtrittskanal hermetischen abzudichten, können die miteinander in Kontakt stehenden inneren Oberflächen des plastisch verformten Rohrwandbereichs beispielsweise mittels der Technik des Reibschweißens und/oder des Druckschweißens miteinander verschweißt werden.
  • Das Rohrelement ist vorzugsweise eine Gassammelleitung mit zwei voneinander beabstandeten Öffnungen, an die ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal eines Gas-Absperrhahns anschließbar sind. Der plastisch verformte Rohrwandbereich bzw. das Rohrverschlusselement ist in mindestens einem Bereich zwischen den beiden Öffnungen angeordnet und blockiert den Gasdurchtrittskanal an dieser Stelle. Für die Zufuhr von Gas zu einem gasbetriebenen Gerät bildet der Gas-Absperrhahn, der als Hauptschalter oder Sicherheitsschalter dient, einen Beipass um den blockierten plastisch verformten Rohrwandbereich.
  • Zusammenfassend kann ein Rohrelement, insbesondere eine Gassammelleitung, hoher Qualität mit einem verbesserten, zuverlässigeren und dauerhaft gasdichten Verschluss des Gasdurchtrittskanals zur Verfügung gestellt werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 10 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter anderem anhand des durch die Figuren 1 bis 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Es zeigt:
    • Fig. 1
    in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
    Fig. 2
    in schematischer Längsschnittdarstellung das Rohrelement aus Figur 1;
    Fig. 3
    in schematischer Darstellung einen ersten Schritt eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des Rohrelements aus Figur 1;
    Fig. 4
    in schematischer Darstellung einen zweiten Schritt des Verfahrens aus Figur 3;
    Fig. 5
    in schematischer Darstellung einen dritten Schritt des Verfahrens aus Figur 3 und;
    Fig. 6
    in schematischer Darstellung einen vierten Schritt des Verfahrens aus Figur 3.
  • Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den Figuren 1 bis 6 mit identischen Bezugszeichen versehen.
    • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Rohrelement, nämlich eine Gassammelleitung 100. Diese Gassammelleitung 100 ist für den Einbau in ein gasbetriebenes Gerät (nicht gezeigt) vorgesehen. Bei dem erfindungsgemäßen gasbetriebenen Gerät kann es sich um ein gasbetriebenes Haushaltsgerät oder eine gasbetriebene Erwärmungsvorrichtung, beispielsweise einen Gasherd, einen Gasofen oder ein Gaskochfeld handeln.
  • Die Gassammelleitung 100 ist aus Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet. In ihrem Inneren besitzt die Gassammelleitung 100 einen Gasdurchtrittskanal 10 mit einem vorbestimmten kreisrunden Durchmesser, der von einer einstückigen Rohrwand 20 umgeben ist.
  • Wie in Figur 1 des Weiteren zu erkennen ist, verfügt die Gassammelleitung 100 über zwei in Richtung der Längsache A voneinander beabstandete Bohrungen oder Öffnungen 30, 40, an die später ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal eines Gas-Absperrhahns bzw. Haupthahns (nicht gezeigt) anschließbar sind. Der Gas-Absperrhahn ist eine mechanische oder elektronische Vorrichtung, die zwei gasdicht voneinander getrennte Bereiche 12, 14 des Gasdurchtrittskanals 10 extern verbindet.
  • Zum Unterteilen des Gasdurchtrittskanals 10 in die beiden gasdicht voneinander getrennten Bereiche 12, 14, ist zwischen den beiden Öffnungen 30, 40 ein Rohrverschlusselement 22 angeordnet, das den Gasdurchtrittskanal 10 an dieser Stelle gasdicht verschließt. Genauer gesagt werden die beiden Bereiche 12, 14 des Gasdurchtrittskanals 10 durch eine Deformation bzw. einen plastisch verformten Bereich 22 der Rohrwand 20 gasdicht voneinander abgedichtet. Der plastisch verformte Bereich 22 ist von der Außenseite des Rohrelements 100 her in Richtung des Gasdurchtrittskanals 10 hinein verformt. Es besteht an dieser Stelle somit eine lokale Kontraktion der Gassammelleitung 100 in Richtung in den Gasdurchtrittskanal 10 hinein. Durch diese lokale Kontraktion 22 ist der Durchmesser des Gasdurchtrittskanals 10 soweit mechanisch reduziert, dass der Gasdurchtrittskanal 10 in diesem Bereich verschlossen bzw. blockiert ist. Wie in Figur 1 zu erkennen ist, kann der plastisch verformte Bereich 22 durch eine im Wesentlichen kreisrunde Einschnürung der Rohrwand gebildet werden. Es ist aber auch möglich, dass der plastisch verformte Bereich 22 durch Zusammenpressen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Rohrwand 20 gebildet wird (nicht gezeigt).
  • Das Abdichten des Gasdurchtrittskanals 10 mittels einer mechanischen Verformung der Rohrwand hat den Vorteil, dass der innere Verschluss der Gassammelleitung 100 an einer beliebigen Position angeordnet und exakt positioniert werden kann. Durch das Rohrverschlusselement 22 bzw. die plastische Verformung der Gassammelleitung 100 werden die beiden Bereiche12, 14 des Gasdurchtrittskanals 10 zuverlässig und dauerhaft gasdicht getrennt.
  • Die Gassammelleitung 100 kann weitere Öffnungen (nicht gezeigt) zum Anschließen von Gashähnen aufweisen, mit denen die Gaszufuhr zu einzelnen Brennern des Gasherds steuerbar ist.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Gassammelleitung 100 aus Figur 1 beschrieben. Die Figuren 3 bis 6 veranschaulichen hierbei schematisch die jeweiligen Verfahrensschritte. Die herzustellende bzw. hergestellte Gassammelleitung 100 ist jeweils im Längsschnitt dargestellt.
  • In dem in Figur 3 dargestellten ersten Schritt i wird zunächst das Material der Rohrwand 20 in einem Bereich zwischen den Beiden Öffnungen 30, 40 erwärmt, bis es plastisch verformbar ist. Der Wärmeeintrag ist in Figur 3 durch Blockpfeile angedeutet. Beispielsweise kann der zu verformende Rohrwandbereich 22 auf eine Temperatur oberhalb des Rekristallisationspunktes des Rohrwandmaterials erhitzt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Erwärmung oberhalb der Rekristallisationstemperatur beschränkt.
  • In dem in Figur 4 dargestellten zweiten Schritt ii wird der plastifizierte Bereich plastisch verformt, das heißt mittel eines Kompressionsmittels 50 zusammengepresst. Die Richtung des durch das Kompressionsmittel 50 aufgebrachten Anpressdrucks ist in den Figuren 4 und 5 mittels zweier Blockpfeile angedeutet. Die Kompression erfolgt vorzugsweise kreisrund um den gesamten Umfang der Rohrwand 20. Der Anpressdruck kann aber auch lediglich von zwei einander gegenüberliegenden Seiten aufgebracht werden.
  • Während des Komprimierens ii des plastisch verformbaren Bereichs wird die zu den beiden Öffnungen 30, 40 benachbarte kreisrunde innere Oberfläche 24 der Rohrwand 20 mittels mindestens eines über die beiden Öffnungen 30, 40 eingeführten Stützelements (nicht gezeigt), beispielsweise eines Kolbens, gestützt. Somit wird insbesondere im Bereich 24 der beiden Öffnungen 30, 40 eine innere und äußere Formstabilität der Rohrwand 20 garantiert.
  • In dem in Figur 5 dargestellten dritten Schritt iii wird der plastifizierte Bereich weiter verformt, genauer gesagt komprimiert, bis dessen dem Gasdurchtrittskanal 10 zugewandten inneren Bereiche miteinander in Kontakt stehen. Aufgrund des beaufschlagten Drucks und der Erwärmung (vgl. Figur 3) wird der plastisch zu verformende Bereich 22, insbesondere dessen miteinander in Kontakt stehenden Bereiche, mittels der Technik des Pressschweißens miteinander verschweißt und hermetisch abgedichtet. Alternativ kann der der plastisch zu verformende Bereich 22 bzw. können die miteinander in Kontakt stehenden Bereiche auch mittels der Technik des Reibschweißens miteinander verschweißt werden.
  • Bei dem in Figur 5 dargestellten dritten Schritt iii kann, wie in Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben, der an die beiden Öffnungen 30, 40 angrenzende nicht zu verformende Bereich 24 der Rohrwand 20 von einem im Rohrelement 100 angeordneten Stützelement gestützt werden.
  • In dem in Figur 6 dargestellten dritten Schritt iv ist ein fertiges Rohrelement 100 dargestellt, bei dem zwei Bereiche 12, 14 des Gasdurchtrittskanals 10 mittels des plastisch verformten und pressgeschweißten Rohrverschlusselement 22 voneinander getrennt und hermetisch und gasdicht abgedichtet sind.
  • Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Gassammelleitung 100 wird mittels einer Schweißtechnik, nämlich dem Pressschweißen oder dem Reibschweißen der miteinander in Kontakt stehenden zum Gasdurchtrittskanal 10 hin verformten Bereiche der Rohrwand 20, abgedichtet. Dabei verbleiben im geschweißten Bereich keine Schweißrückstände. Ferner wird weder die äußere Oberfläche noch die innere Oberfläche der Gassammelleitung 100 beschädigt.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 100
    Rohrelement, insbesondere Gassammelleitung
    10
    Gasdurchtrittskanal
    12
    erster gasleitender Bereich des Gasdurchtrittskanals 10
    14
    weiterer gasleitender Bereich des Gasdurchtrittskanals 10
    20
    Rohrwand
    22
    Rohrverschlusselement, genauer gesagt plastisch verformter Bereich der Rohrwand 20
    24
    zwischen Öffnungen 30, 40 und Rohrverschlusselement 22 angeordneter Rohrwandbereich des Rohrelements 100
    26
    miteinander in Kontakt stehende innere Oberflächen des Rohrverschlusselements 22
    30
    erste Öffnung des Rohrelements 100, beispielsweise zum Anschließen eines Eingangskanals eines Gas-Absperrhahns
    40
    zweite Öffnung des Rohrelements 100, beispielsweise zum Anschließen eines Ausgangskanals eines Gas-Absperrhahns
    50
    Kompressionsmittels
    A
    Längsachse des Rohrelements 100
    i
    erster Verfahrensschritt, nämlich Erwärmen mindestens eines Bereichs der Rohrwand 20 bis zu seiner plastischen Verformbarkeit
    ii
    zweiter Verfahrensschritt, nämlich Komprimieren des plastisch verformbaren Bereichs
    iii
    dritter Verfahrensschritt, nämlich Pressschweißen und/oder Reibschweißen des plastisch verformbaren Bereichs
    iv
    vierter Verfahrensschritt, nämlich Fertigstellung des Rohrelements 100

Claims (15)

  1. Rohrelement (100) aufweisend
    - einen im Inneren des Rohrelements (100) angeordneten Gasdurchtrittskanal (10) mit einem vorbestimmten Durchmesser,
    - eine den Gasdurchtrittskanal (10) umgebende einstückige Rohrwand (20) und
    - ein Rohrverschlusselement (22), das den Gasdurchtrittskanal (10) in mindestens zwei voneinander getrennte gasleitende Bereiche (12, 14) unterteilt, indem es den Gasdurchtrittskanal (10) bereichsweise hermetisch abdichtet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrverschlusselement (22) einstückig mit der Rohrwand (20) ausgebildet und durch mindestens einen plastisch verformten Bereich der Rohrwand (20) gebildet ist, wobei der plastisch verformte Bereich (22) von der Außenseite des Rohrelements (100) her in Richtung des Gasdurchtrittskanals (10) hinein verformt ist.
  2. Rohrelement (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (100) im Wesentlichen aus Metall und/oder mindestens einer Metalllegierung, insbesondere aus Aluminium und/oder mindestens einer Aluminiumlegierung, gebildet ist.
  3. Rohrelement (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der plastisch verformte Bereich (22) der Rohrwand (20) durch eine Warmumformung gebildet ist.
  4. Rohrelement (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gasdurchtrittskanal (10) angeordneten inneren Oberflächen des plastisch verformten Rohrwandbereichs (22) zumindest bereichsweise miteinander in Kontakt (26) stehen und mittels Druck und Temperatur derart miteinander verbunden sind, dass sie den Gasdurchtrittskanal (10) hermetischen abdichten.
  5. Rohrelement (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Kontakt stehenden inneren Oberflächen (26) des plastisch verformten Rohrwandbereichs (22) mittels der Technik des Schweißens, beispielsweise des Reibschweißens und/oder des Druckschweißens, miteinander verbunden sind.
  6. Rohrelement (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der plastisch verformte Rohrwandbereich (22)
    - durch eine im Wesentlichen kreisrunde Einschnürung der Rohrwand (20) oder
    - zusammenpressen von mindestens zwei einander gegenüberliegender Seiten der Rohrwand (20) gebildet ist.
  7. Rohrelement (100) gemäß mindesten einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (100) eine Gassammelleitung ist.
  8. Rohrelement (100) gemäß mindesten einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Rohrelement (100) über zwei voneinander beabstandete Öffnungen (30, 40) verfügt, an die ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal eines Gas-Absperrhahns anschließbar sind, und
    - der plastisch verformte Rohrwandbereich (22) in einem Bereich zwischen den zwei Öffnungen (30, 40) angeordnet ist und den Gasdurchtrittskanal (10) in diesem Bereich hermetisch verschließt.
  9. Gasbetriebenes Gerät, insbesondere gasbetriebenes Haushaltsgerät oder gasbetriebene Erwärmungsvorrichtung, beispielsweise Gasherd, Gasofen oder Gaskochfeld, mit einem Rohrelement (100) gemäß mindesten einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Rohrelements (100), insbesondere einer Gassammelleitung, aufweisend
    - einen im Inneren des Rohrelements (100) angeordneten Gasdurchtrittskanal (10) mit einem vorbestimmten Durchmesser,
    - eine den Gasdurchtrittskanal (10) umgebende einstückige Rohrwand (20) und
    - ein Rohrverschlusselement (22), das den Gasdurchtrittskanal (10) in mindestens zwei voneinander getrennte gasleitende Bereiche (12, 14) unterteilt, indem es den Gasdurchtrittskanal (10) bereichsweise hermetisch abdichtet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrverschlusselement (22) einstückig mit der Rohrwand (20) ausgebildet ist und durch plastisches Verformen mindestens eines Bereichs (22) der Rohrwand (20) von der Außenseite des Rohrelements (100) her in Richtung des Gasdurchtrittskanals (10) hinein gebildet wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bilden des Rohrverschlusselements (22)
    - in einem ersten Schritt (i) der zu verformende Rohrwandbereich (22) bis zu seiner plastischen Verformbarkeit erwärmt wird, beispielsweise auf eine Temperatur oberhalb des Rekristallisationspunktes des Rohrwandmaterials erhitzt wird, und
    - in mindestens einem weiteren Schritt (ii, iii) der plastisch verformbare Rohrwandbereich (22) zusammengedrückt wird bis dessen im Gasdurchtrittskanal (10) angeordneten inneren Oberflächen zumindest bereichsweise miteinander in Kontakt (26) stehen und mittels des aufgebrachten Drucks und der zugeführten Temperatur miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschmolzen, werden, wobei der Gasdurchtrittskanal hermetisch abgedichtet wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der miteinander in Kontakt stehenden inneren Oberflächen (26) des plastisch verformbaren Rohrwandbereichs (22) mittels der Technik des Pressschweißens oder des Reibschweißens erfolgt.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der plastisch verformbare Rohrwandbereich (22) beim Schritt des Zusammendrückens mit Hilfe eines Kompressionsmittels (50) kreisrund eingeschnürt oder von mindestens zwei einander gegenüberliegender Seiten zusammengepresst wird.
  14. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Rohrelement (100) über zwei voneinander beabstandete Öffnungen (30, 40) verfügt, an die ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal eines Gas-Absperrhahns anschließbar sind, und
    - der plastisch verformte Rohrwandbereich (22) in einem Bereich zwischen den zwei Öffnungen (30, 40) angeordnet wird.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zusammendrücken (ii, iii) des plastisch verformbaren Bereichs (22) der zwischen den Öffnungen (30, 40) und dem zu verformenden Rohrwandbereich (22) angeordnete Rohrwandbereich (24) mittels mindestens eines im Rohrelement angeordneten Stützelements gestützt wird.
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