WO2005085740A1 - Behälter und werkzeug zum fixieren eines stutzens - Google Patents

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WO2005085740A1
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tool
nozzle
deformation
region
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PCT/EP2005/002412
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Klaus Abt
Jeffery Kass
Winfried Preibisch
Stefan Zwick
Thomas Bensel
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Behr Gmbh & Co. Kg
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • Y10T29/49373—Tube joint and tube plate structure

Definitions

  • the invention relates to a container, in particular a header of a heat exchanger, with an opening in which a nozzle is attached.
  • the invention also relates to a tool for fixing a nozzle in a container opening.
  • nozzles in containers takes place in series production at separate workplaces and not at the location where the containers are manufactured, since parts of the tools required for installing the nozzles have to be introduced into the interior of the container.
  • the object of the invention is to simplify the installation of a nozzle in a container opening.
  • the object is achieved in a container, in particular a header of a heat exchanger, with an opening in which a connection piece can be attached or attached, in that the connection piece on its end facing the container has a deformable connection edge area which, before being deformed, into the Container protrudes and, after being deformed, at least partially abuts the inside of the container opening.
  • the entire nozzle edge area is not bent or deformed, but only at least a portion of the nozzle edge area.
  • the entire nozzle edge area can also be bent or deformed.
  • a preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that the deformable nozzle edge region is positively connected to the container opening.
  • the positive connection is preferably achieved in that at least a section of the nozzle edge region is deformed together with the associated section of the container material having the container opening.
  • the support is fixed in the container opening so that it cannot be lost or twisted.
  • the fixed nozzle can be connected to the container in a subsequent soldering process.
  • the nozzle edge area is preferably deformed in the axial and radial directions with respect to the container opening. The deformation can, however, also only take place in the axial or radial direction.
  • a further preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that the deformable nozzle edge region has a projection which projects radially inwards before the deformation and which is deformed radially outwards during the shaping.
  • This embodiment provides the advantage that the deformation of the nozzle edge area can be brought about with the aid of a simple tool, for example a mandrel.
  • Another preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that the projection is delimited by a circumferential slope.
  • the circumferential bevel forms a contact surface for a tool for deforming the nozzle edge area.
  • the bevel is preferably arranged in the direction of the longitudinal axis of the nozzle.
  • Another preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that the circumferential bevel extends at an angle of approximately 45 degrees to the longitudinal axis of the nozzle. This angle has proven to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • Another preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that at least one deformed region is formed in the edge region of the container opening, into which a complementarily deformed region of the deformable nozzle edge region engages. The type of deformation depends on the tool used.
  • the deformed region preferably has the shape of a spherical section.
  • Another preferred exemplary embodiment of the container is characterized in that a collar is formed at the end of the connection piece with the deformable connection edge region.
  • the collar separates the deformable nozzle edge area from the rest of the nozzle.
  • the collar forms a stop when the nozzle is inserted into the container opening.
  • the edge region of the container opening is clamped between the collar and the deformable nozzle edge region in order to fix the nozzle on or in the container opening.
  • a circumferential depression is formed radially on the outside between the collar and the deformable nozzle edge region.
  • the depression forms a receiving space for burrs, which can be formed on the container opening for production reasons.
  • the object specified above is achieved in a tool for fixing a previously described connection piece in a container opening in that the tool has at least one deformation element which can be moved from an insertion position into an end deformation position.
  • the deformation element In the insertion position, the deformation element is arranged in or on the tool in such a way that the tool can be inserted from the outside through the nozzle into the interior of the container.
  • the deformation element comes to rest on a section of the nozzle edge region and deforms this section until it comes to rest on the edge region of the container opening.
  • the tool is preferably equipped with at least two deformation elements.
  • a preferred embodiment of the tool is characterized in that the deformation element is guided in the tool.
  • the guidance ensures that the deformation element moves reproducibly on a defined path of movement between the insertion position and the deformation end position.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool is characterized in that the guideway of the deformation element runs essentially transversely to the longitudinal axis of the nozzle. The state is considered when the tool is inserted through the nozzle into the interior of the container.
  • the guide track of the deformation element can run perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle. Then the guideway of the deformation element runs parallel to the plane which is defined by the container opening. However, it is also possible for the guideway of the deformation element to run obliquely to the plane which is defined by the container opening.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool is characterized in that the guideway of the deformation element runs obliquely outwards from the interior of the container. It will be again
  • the oblique course of the guideway has the advantage that when the tool is pulled out after the nozzle edge region has been deformed, the deformation element can be moved more easily from the deformation end position into the insertion position. This makes it easier to pull out the tool after the nozzle edge region has been deformed.
  • the deformation element is preferably again in the insertion position.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool is characterized in that the deformation element interacts with a ramp which can be moved relative to the tool in the direction of the longitudinal axis of the nozzle. The state is considered when the tool is inserted through the nozzle into the interior of the container. By moving the ramp, the deformation element is moved from the insertion position into the deformation end position.
  • the ramp is formed on a truncated cone-shaped area that tapers outwards.
  • a plurality of deformation elements can rest on the frustoconical region, which move synchronously along their guideways from the respective insertion position into the end of deformation position when the frustoconical region is moved.
  • frustoconical region can be actuated from the outside.
  • the actuation can be hydraulic or pneumatic.
  • a connecting element which is also referred to as an actuating element, extends outward from the frustoconical region.
  • the state is considered when the tool is inserted through the nozzle into the interior of the container.
  • the actuating element can be, for example, a threaded spindle.
  • the connecting element can also be referred to as an anchor, by means of which the frustoconical region is moved out of the container interior.
  • the deformation element has a substantially spherical region towards the container opening.
  • the state is considered when the tool is inserted through the nozzle into the interior of the container. leads is.
  • the spherical area ensures non-destructive deformation of the nozzle edge area in the radial and / or axial direction.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool is characterized in that the spherical region with its outwardly facing half comes to rest on the deformable nozzle edge region. The state is considered when the tool is inserted through the nozzle into the interior of the container. Due to the baly area of the deformation element, the nozzle edge area inside the container is deformed towards the edge of the container opening.
  • the deformation element is formed by a ball.
  • the ball is preferably guided in a bore which extends from the outside into the frustoconical area.
  • Another preferred exemplary embodiment of the tool is characterized in that the tool has a plurality of deformation elements which are distributed evenly spaced over the circumference of the tool.
  • the tool is preferably equipped with six deformation elements.
  • FIG. 1 shows a container with an inserted nozzle and a tool arranged therein in longitudinal section
  • Figure 2 shows a part of the tool of Figure 1 in longitudinal section
  • Figure 3 is a plan view of one inserted into a container opening Support
  • Figure 4 shows a nozzle according to another embodiment in longitudinal section
  • FIG. 5 shows an enlarged detail V from FIG. 4
  • Figure 6 shows the detail from Figure 5 after deforming.
  • FIG. 1 part of a container 1 is shown in section. A circular opening 2 is left in the container 1.
  • the container 1 is the collection box of a heat exchanger.
  • a nozzle 5 is used, which is used for connecting, for example, a coolant line.
  • the nozzle 5 comprises a substantially circular cylinder-shaped base body 6 with a longitudinal axis 8 of the nozzle.
  • a collar 7 is formed which projects radially outwards.
  • the connecting piece On the side of the collar 7 facing away from the base body 6, the connecting piece has an essentially circular cylinder jacket-shaped connecting piece edge region 10. The nozzle edge region 10 projects into the interior of the container 1, which is designated by 12 in FIG.
  • the nozzle 5 is inserted in Figure 1 with the nozzle edge area 10 in the container opening 2.
  • the collar 7 is in contact with the peripheral edge of the container 1 which delimits the container opening 2.
  • a tool 15 is partially inserted through the nozzle 5 into the interior 12 of the container 1 in order to fix the nozzle 5 in the container opening 2.
  • the connector 5 is fixed in the container opening 2 in order to prevent the connector 5 from loosening or twisting in the container opening 2 before the connector 5 is cohesively connected to the container 1 by a subsequent soldering process.
  • the tool 15 has, at its end projecting into the interior 12 of the container 1, a tool head 16 which extends outward includes frustoconical section 17.
  • a projection 18 extends radially outward from the frustoconical section 17, in which guide bores 21 and 22 are recessed.
  • the guide bores 21, 22 run, in relation to the longitudinal axis 8 of the nozzle, in the radial direction, in each of the guide bores 21, 22 a ball 25, 26 is received so that it can move back and forth.
  • the tool head 16 with the frustoconical section 17 is movable relative to the shoulder 18 in the direction of the longitudinal axis 8 of the nozzle.
  • a spindle 30 is attached to the tool head 16, which extends outward from the tool head.
  • An actuating element 32 is screwed onto the free end of the spindle 30, which has an external thread. If the actuating element 32 is rotated in the corresponding direction, then the .
  • Tool head 16 with the frustoconical section 17 pressed against the balls 25 and 26. As a result, the balls 25 and 26 are moved radially outward in their guide bores 21 and 22 in order to deform the nozzle edge region 12.
  • the dimensions of the frustoconical section 17, the guide bores 21, 22 and the balls 25, 26 are selected such that the halves of the balls 25, 26 facing the actuating element 32 bear against the nozzle edge region 10. It is thereby achieved that the sections of the nozzle edge region 10, against which the balls 25, 26 abut, and the nozzle edge region 10 are bent toward the peripheral edge of the container opening 2 when the balls 25, 26 are radially outward in their guide bores 21, 22. be moved away.
  • the balls 25, 26 can move radially inwards until they have reached their insertion position. In this insertion position, the balls 25, 26 are completely in the guide bores
  • the tool 15 can be inserted through the nozzle into the container interior 12 and can be carried out from the container interior 12.
  • the approach 18, which can also be referred to as a tool head guide element is shown alone in longitudinal section.
  • a recess 40 is recessed at one end of the tool head guide element 18.
  • the recess 40 is complementary to the frustoconical section (17 in FIG. 1).
  • Two guide bores 41, 42 extend outward from the recess 40. However, the guide bores 41, 42 do not run, as in FIG.
  • a central through-bore 44 for receiving the spindle (30 in FIG. 1) is provided in the tool head guide element 18.
  • FIG. 3 shows a top view of a nozzle 5, which is fixed in an opening 2 of a container 1.
  • Circles 51 to 56 indicate six balls of a tool (otherwise not shown).
  • the balls 51 to 56 are in their so-called insertion position.
  • the deformation end position of the ball 54 is indicated by dashed lines at 58.
  • positive connections 61 to 66 are formed between the nozzle edge region 10 and the edge of the container opening 2, against which the nozzle edge region 10 of the nozzle 5 rests.
  • the form-fitting regions 61 to 66 have the shape of spherical sections, the inner radii of which correspond to the outer radii of the spheres 51 to 56.
  • the hardened balls 51 to 56 are pressed outwards in the tool over the frustoconical region of the tool head along the guide bores.
  • the nozzle edge area is embossed below the largest diameter of the balls.
  • the balls shape the area around the nozzle edge and lead to a positive connection between the tank and the nozzle.
  • the spigot can only be installed from one side, namely from the outside, for example with a simple hand tool.
  • An exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS. 4 to 6, in which the entire nozzle edge area is preferably formed.
  • the deformable nozzle edge area is only partially deformed.
  • the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6 has the advantage that a simple mandrel can be used to deform the deformable support edge region.
  • FIG. 4 shows a connection piece 85, which comprises an essentially circular cylinder jacket-shaped base body 86 with a longitudinal axis 88 of the connection piece. At one end of the base body 86, a collar 87 is formed which projects radially outwards. Between the base body 86 and the collar 87, the socket 85 has a region 89 which widens conically towards the collar 87. On the side of the collar 87 facing away from the base body 86, the nozzle 85 has a nozzle edge region 90. In the installed state, the nozzle edge area 90 projects into the interior of a container (not shown in FIG. 4).
  • the nozzle edge area 90 has a substantially sleeve-shaped or circular-cylindrical section 92, which extends from the inner circumference of the collar 87 in the direction of the nozzle longitudinal axis 88.
  • a circumferential recess 94 is formed radially on the inside between the sleeve-shaped section 92 and the collar 87.
  • the neck edge region viewed in section, has a projection 96 at its free end, which protrudes radially inwards.
  • a circumferential bevel 98 is formed on the nozzle edge area 90.
  • the circumferential bevel 98 extends at an angle 100 of 45 degrees to the longitudinal axis 88 of the nozzle.
  • Radially outward, the projection 96 has an outer surface 99 which extends parallel to the longitudinal axis 88 of the nozzle.
  • the nozzle edge area 90 is shown as it looks before deforming.
  • Figure 6 is indicated by 104 a part of a container that has an opening
  • burr 106 is formed on the opening 105, which is in the recess 94 in the assembled state of the connecting piece 85. is arranged. in FIG. 6 it can be seen that the bevel 98 on the nozzle edge area 90 after the deformation, viewed in section, is arranged in a line with the inner surface of the sleeve-shaped section 92. The outer surface 99 of the protrusion 96 extends outward after being deformed. It is thereby achieved that the nozzle edge area 90 encompasses the opening 105 of the container 104.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere einen Sammelkasten ei­nes Wärmetauschers, mit einer Öffnung (2), in der ein Stutzen (5) ange­bracht ist. Um den Einbau des Stutzens zu vereinfachen, weist der Stutzen (5) an sei­nem dem Behälter (1) zugewandten Ende einen verformbaren Stutzenrand­bereich (10) auf, der vor dem Verformen in den Behälter (1) ragt und nach dem Verformen zumindest teilweise innen an der Behälteröffnung (2) anliegt.

Description

Behälter und Werkzeug zum Fixieren eines Stutzens
Die Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere einen Sammelkasten eines Wärmetauschers, mit einer Öffnung, in der ein Stutzen angebracht ist. Die Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zum Fixieren eines Stutzens in einer Behälteröffnung.
Der Einbau von Stutzen in Behälter, wie Sammelkästen von Wärmetauschern, erfolgt in der Serienfertigung an separaten Arbeitsplätzen und nicht am Herstellungsort der Behälter, da Teile der zum Einbau der Stutzen erforderlichen Werkzeuge in den Innenraum des Behälters eingebracht werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Einbau eines Stutzens in eine Behälteröff- nung zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Behälter, insbesondere einem Sammelkasten eines Wärmetauschers, mit einer Öffnung, in der ein Stutzen anbringbar beziehungsweise angebracht ist, dadurch gelöst, dass der Stutzen an seinem dem Behälter zugewandten Ende einen verformbaren Stutzenrand bereich aufweist, der vor dem Verformen in den Behälter ragt und nach dem Verformen zumindest teilweise innen an der Behälteröffnung anliegt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nicht der komplette Stutzenrandbereich umgebogen beziehungsweise verformt, sondern nur mindestens ein Abschnitt des Stutzenrandbereichs. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann aber auch der komplette Stutzenrandbereich umgebogen beziehungsweise verformt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der verformbare Stutzenrandbereich formschlüssig mit der Behälteröffnung verbunden ist. Der Formschluss wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass mindestens ein Abschnitt des Stutzenrandbereichs zusammen mit dem zugehörigen Abschnitt des die Behälteröffnung aufweisenden Behältermaterials verformt wird. Durch den Formschluss wird der Stützen ver- lier- und verdrehsicher in der Behälteröffnung fixiert. Der fixierte Stutzen kann in einem anschließenden Lötvorgang stσffschlüssig mit dem Behälter verbunden werden. Die Verformung des Stutzenrandbereichs erfolgt, bezogen auf die Behälteröffnung, vorzugsweise in axialer und radialer Richtung. Die Verformung kann aber auch nur in axialer oder in radialer Richtung erfol- gen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Stutzenrandbereich einen vor dem Verformen radial nach innen vorstehenden Vorsprung aufweist, der beim Ver- formen radial nach außen verformt wird. Dieses Ausführungsbeispiel liefert den Vorteil, dass die Verformung des Stutzenrandbereichs mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs, zum Beispiel einem Dorn, bewirkt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch ge- kennzeichnet, dass der Vorsprung durch eine umlaufende Schräge begrenzt wird. Die umlaufende Schräge bildet eine Angriffsfläche für ein Werkzeug zum Verformen des Stutzenrandbereichs. Nach dem Verformen ist die Schräge vorzugsweise in Richtung der Stutzenlängsachse angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schräge in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Stutzenlängsachse verläuft. Dieser Winkel hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Behälteröffnung mindestens ein verformter Bereich ausgebildet ist, in den ein komplementär verformter Bereich des verformbaren Stutzenrandbereichs eingreift. Die Art der Verformung hängt von dem verwendeten Werkzeug ab. Vorzugsweise hat der verformte Bereich die Gestalt eines Kugelabschnitts.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ende des Stutzens mit dem verformbaren Stut- zenrandbereich ein Bund ausgebildet ist. Der Bund trennt den verformbaren Stutzenrandbereich von dem Rest des Stutzens. Der Bund bildet einen Anschlag, wenn der Stutzen in die Behälteröffnung eingeführt wird. Beim Verformen des Stutzenrandbereichs wird der Randbereich der Behälteröffnung zwischen dem Bund und dem verformbaren Stutzenrandbereich einge- klemmt, um den Stutzen an beziehungsweise in der Behälteröffnung zu fixieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass radial außen zwischen dem Bund und dem verformbaren Stutzenrandbereich eine umlaufende Vertiefung ausgebildet ist. Die Vertiefung bildet einen Aufnahmeraum für Grat, der fertigungsbedingt an der Behälteröffnung ausgebildet sein kann.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Werkzeug zum Fixieren eines vorab beschriebenen Stutzens in einer Behälteröffnung dadurch gelöst, dass das Werkzeug mindestens ein Verformungselement aufweist, das aus einer Einführposition in eine Verformungsendposition bewegbar ist. In der Eiπführ- position ist das Verformungselement so in oder an dem Werkzeug angeordnet, dass das Werkzeug von außen durch den Stutzen in den Innenraum des Behälters eingeführt werden kann. Wenn das Verformungselement aus der Einführposition in die Verformungsendposition bewegt wird, dann kommt das Verformungselement an einem Abschnitt des Stutzenrand bereichs zur Anlage und verformt diesen Abschnitt, bis er an dem Randbereich der Behälteröffnung zur Anlage kommt. Bei der weiteren Bewegung des Verformungs- elements in die Verformungsendposition wird der Abschnitt des Stutzen- randbereichs, an dem das Verformungselement anliegt, zusammen mit dem Randbereich der Behälteröffnung verformt, um den Formschluss auszubilden. Das Werkzeug ist vorzugsweise mit mindestens zwei Verformungselementen ausgestattet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement in dem Werkzeug geführt ist. Die Führung gewährleistet, dass sich das Verformungselement reproduzierbar auf einer definierten Bewegungsbahn zwischen der Einführposition und der Verformungsendposition bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn des Verformungselements im Wesentlichen quer zur Stutzenlängsachse verläuft. Es wird der Zustand be- trachtet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum eingeführt ist. Die Führungsbahn des Verformungselements kann senkrecht zu der Stutzenlängsachse verlaufen. Dann verläuft die Führungsbahn des Verformungselements parallel zu der Ebene, die durch die Behälteröffnung definiert wird. Es ist aber auch möglich, dass die Führungsbahn des Verfor- mungselements schräg zu der Ebene verläuft, die durch die Behälteröffnung definiert wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn des Verformungselements vom Innenraum des Behälters schräg nach außen verläuft. Es wird wieder der
Zustand betrachtet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum eingeführt ist. Der schräge Verlauf der Führungsbahn hat den Vorteil, dass das Verformungselement beim Herausziehen des Werkzeugs nach dem Verformen des Stutzenrandbereichs einfacher aus der Verfor- mungsendposition in die Einführposition gelangt. Dadurch wird das Herausziehen des Werkzeugs nach dem Verformen des Stutzenrandbereichs erleichtert. Beim Herausziehen des Werkzeugs befindet sich das Verformungselement vorzugsweise wieder in der Einführposition. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement mit einer Rampe zusammenwirkt, die relativ zu dem Werkzeug in Richtung der Stutzenlängsachse bewegbar ist. Es wird der Zustand betrachtet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum eingeführt ist. Durch eine Bewegung der Rampe wird das Verformungselement aus der Einführposition in die Verformungsendposition bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe an einem kegelstumpfartigen Bereich ausgebildet ist, der sich nach außen verjüngt. An dem kegelstumpfartigen Bereich können mehrere Verformungselemente anliegen, die sich bei einer Bewegung des kegelstumpfartigen Bereichs synchron entlang ihren Führungsbahnen aus der jeweiligen Einführposition in die Verformungsendposi- tion bewegen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfartige Bereich von außen betätigbar ist. Die Betätigung kann zum Beispiel hydraulisch oder pneumatisch erfol- gen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem kegelstumpfartigen Bereich ein Verbindungselement, das auch als Betätigungselement bezeichnet wird, nach au- ßen erstreckt. Es wird der Zustand betrachtet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum eingeführt ist. Bei dem Betätigungselement kann es sich zum Beispiel um eine Gewindespindel handeln. Das Verbindungselement kann auch als Anker bezeichnet werden, durch den der kegelstumpfartige Bereich aus dem Behälterinnenraum nach außen bewegt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement zur Behälteröffnung hin einen im Wesentlichen balligen Bereich aufweist. Es wird der Zustand betrach- tet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum einge- führt ist. Der ballige Bereich sorgt für eine zerstörungsfreie Verformung des Stutzenrandbereichs in radialer und/oder axialer Richtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der ballige Bereich mit seiner nach außen gewandten Hälfte an dem verformbaren Stutzenrandbereich zur Anlage kommt. Es wird der Zustand betrachtet, wenn das Werkzeug durch den Stutzen in den Behälterinnenraum eingeführt ist. Durch den baliigen Bereich des Verformungselements wird der Stutzenrandbereich im Inneren des Behälters zu dem Rand der Behälteröffnung hin verformt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement von einer Kugel gebildet wird. Die Kugel ist vorzugsweise in einer Bohrung geführt, die sich von au- ßen in den kegelstumpfartigen Bereich erstreckt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mehrere Verformungselemente aufweist, die gleichmäßig beabstandet über den Umfang des Werkzeugs verteilt sind. Vorzugsweise ist das Werkzeug mit sechs Verformungselementen ausgestattet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung' erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1 einen Behälter mit einem eingesetzten Stutzen und einem darin angeordneten Werkzeug im Längsschnitt;
Figur 2 einen Teil des Werkzeugs aus Figur 1 im Längsschnitt;
Figur 3 eine Draufsicht auf einen in eine Behälteröffnung eingesetzten Stutzen;
Figur 4 einen Stutzen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt V aus Figur 4 und
Figur 6 den Ausschnitt aus Figur 5 nach dem Verformen.
In Figur 1 ist ein Teil eines Behälters 1 im Schnitt dargestellt. In dem Behälter 1 ist eine kreisrunde Öffnung 2 ausgespart. Bei dem Behälter 1 handelt es sich um den Sammelkasten eines Wärmetauschers. In die Öffnung 2 des Behälters 1 ist ein Stutzen 5 eingesetzt, der zum Anschließen, zum Beispiel einer Kühlmittelleitung, dient.
Der Stutzen 5 umfasst einen im Wesentlichen kreiszyiindermantelförmigen Grundkörper 6 mit einer Stutzenlängsachse 8. An dem dem Behälter 1 zugewandten Ende des Grundkörpers 6 ist ein Bund 7 ausgebildet, der radial nach außen absteht. Auf der dem Grundkörper 6 abgewandten Seite des Bunds 7 weist der Stutzen einen im Wesentlichen kreiszyiindermantelförmigen Stutzenrandbereich 10 auf. Der Stutzenrandbereich 10 ragt in den Innenraum des Behälters 1 , der in Figur 1 mit 12 bezeichnet ist.
Der Stutzen 5 ist in Figur 1 mit dem Stutzenrandbereich 10 in die Behälter- Öffnung 2 eingesetzt. Der Bund 7 befindet sich in Anlage an dem die Behälteröffnung 2 begrenzenden Umfangsrand des Behälters 1. Ein Werkzeug 15 ist durch den Stutzen 5 teilweise in den Innenraum 12 des Behälters 1 eingeführt, um den Stutzen 5 in der Behälteröffnung 2 zu fixieren. Der Stutzen 5 wird in der Behälteröffnung 2 fixiert, um ein Lösen des Stutzens 5 oder ein Verdrehen des Stutzens 5 in der Behälteröffnung 2 zu verhindern, bevor der Stutzen 5 durch einen anschließenden Lötvorgang stoffschlüssig mit dem Behälter 1 verbunden wird.
Das Werkzeug 15 weist an seinem in den Innenraum 12 des Behälters 1 ra- genden Ende einen Werkzeugkopf 16 auf, der einen sich nach außen hin kegelstumpfartig verjüngenden Abschnitt 17 umfasst. Von dem kegelstumpfartigen Abschnitt 17 erstreckt sich radial nach außen ein Ansatz 18, in dem Führungsbohrungen 21 und 22 ausgespart sind. Die Führungsbohrungen 21 , 22 verlaufen, bezogen auf die Stutzenlängsachse 8, in radialer Richtung, in den Führungsbohrungen 21 , 22 ist jeweils eine Kugel 25, 26 hin und her bewegbar aufgenommen.
Der Werkzeugkopf 16 mit dem kegelstumpfartigen Abschnitt 17 ist relativ zu dem Ansatz 18 in Richtung der Stutzenlängsachse 8 bewegbar. Zu diesem Zweck ist an dem Werkzeugkopf 16 eine Spindel 30 befestigt, die sich von dem Werkzeugkopf nach außen erstreckt. An dem freien Ende der Spindel 30, die ein Außengewinde aufweist, ist ein Betätigungselement 32 aufgeschraubt. Wenn das Betätigungselement 32 in der entsprechenden Richtung verdreht wird, dann wird der. Werkzeugkopf 16 mit dem kegelstumpfartigen Abschnitt 17 gegen die Kugein 25 und 26 gedrückt. Dadurch werden die Kugeln 25 und 26 in ihren Führungsbohrungen 21 und 22 radial nach außen bewegt, um den Stutzenrandbereich 12 zu verformen. Dabei sind die Abmessungen des kegelstumpfartigen Abschnitts 17, der Führungsbohrungen 21 , 22 und der Kugeln 25, 26 so gewählt, dass die dem Betätigungselement 32 zugewandten Hälften der Kugeln 25, 26 an dem Stutzenrandbereich 10 anliegen. Dadurch wird erreicht, dass die Abschnitte des Stutzenrandbereichs 10, an denen die Kugeln 25, 26 anliegen, und den Stutzenrandbereich 10 zum Umfangsrand der Behälteröffnung 2 hin umgebogen werden, wenn die Kugeln 25, 26 in ihren Führungsbohrungen 21 , 22 radial nach außen be- wegt werden.
Wenn der Werkzeugkopf 16 in Figur 1 etwas weiter in den Innenraum 12 des Behälters 1 hinein bewegt wird, dann können sich die Kugein 25, 26 radial nach innen bewegen, bis sie ihre Einführposition erreicht haben. In dieser Einführposition sind die Kugeln 25, 26 vollständig in den Führungsbohrungen
21 , 22 aufgenommen, so dass kein Teil der Kugeln 25, 26 radial außen aus den Führungsbohrungen 21 , 22 herausragt. In diesem Zustand kann das Werkzeug 15 durch den Stutzen in den Behälterinnenraum 12 eingeführt und aus dem Behälterinnenraum 12 ausgeführt werden. In Figur 2 ist der Ansatz 18, der auch als Werkzeugkopfführungselement bezeichnet werden kann, in Alleinstellung im Längsschnitt dargestellt. An einem Ende des Werkzeugkopffuhrungselements 18 ist eine Ausnehmung 40 ausgespart. Die Ausnehmung 40 ist komplementär zu dem kegelstumpfarti- gen Abschnitt (17 in Figur 1 ) ausgebildet. Von der Ausnehmung 40 erstrecken sich zwei Führungsbohrungen 41 , 42 nach außen. Die Führungsbohrungen 41 , 42 verlaufen aber nicht, wie in Figur 1 , senkrecht zu der Stutzenlängsachse 8, die der Längsachse des Werkzeugs 15 entspricht, sondern sind schräg zu der Werkzeuglängsachse 8 geneigt. Außerdem ist in dem Werkzeugkopfführungselement 18 eine zentrale Durchgangsbohrung 44 zur Aufnahme der Spindel (30 in Figur 1 ) vorgesehen.
in Figur 3 ist eine Draufsicht auf einen Stutzen 5 dargestellt, der in einer Öffnung 2 eines Behälters 1 fixiert ist. Durch Kreise 51 bis 56 sind sechs Kugeln eines (ansonsten nicht dargestellten) Werkzeugs angedeutet. Die Kugeln 51 bis 56 befinden sich in ihrer so genannten Einführposition. Bei 58 ist gestrichelt die Verformungsendposition der Kugel 54 angedeutet. Wenn die Kugeln 51 bis 56 aus ihren Einführpositionen in ihre Verformungsendpositionen bewegt werden, werden formschlüssige Verbindungen 61 bis 66 zwischen dem Stutzenrandbereich 10 und dem Rand der Behälteröffnung 2 ausgebildet, an dem der Stutzenrandbereich 10 des Stutzens 5 anliegt. Die Formschlussbereiche 61 bis 66 haben die Gestalt von Kugelabschnitten, deren Innenradien den Außenradien der Kugeln 51 bis 56 entsprechen.
Die gehärteten Kugeln 51 bis 56 werden in dem Werkzeug über den kegelstumpfartigen Bereich des Werkzeugskopfs entlang den Führungsbohrungen nach außen gedrückt. Die Prägung des Stutzenrandbereichs erfolgt unterhalb des größten Durchmessers der Kugeln-. Dadurch wird der Stutzen 5 in axialer Richtung an den Behälter gezogen. Die Kugeln prägen den Stutzen- randbereich nach außen und führen zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen Behälter und Stutzen. Die Stutzenmontage kann, zum Beispiel mit einem einfachen Handwerkzeug, nur noch von einer Seite, nämlich von außen, erfolgen. ln den Figuren 4 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem vorzugsweise der komplette Stutzenrandbereich umgeformt wird. Es ist aber auch möglich, dass der verformbare Stutzenrandbereich nur teilweise verformt wird. Das in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass ein einfacher Dorn verwendet werden kann, um den verformbaren Stutzeηrandbereich zu verformen.
In Figur 4 ist ein Stutzen 85 dargestellt, der einen im Wesentlichen kreiszy- iindermantelförmigen Grundkörper 86 mit einer Stutzenlängsachse 88 um- fasst. An einem Ende des Grundkörpers 86 ist ein Bund 87 ausgebildet, der radial nach außen absteht. Zwischen dem Grundkörper 86 und dem Bund 87 weist der Stutzen 85 einen sich zu dem Bund 87 hin konisch erweiternden Bereich 89 auf. Auf der dem Grundkörper 86 abgewandten Seite des Bundes 87 weist der Stutzen 85 einen Stutzenrandbereich 90 auf. Der Stutzen- randbereich 90 ragt im eingebauten Zustand in den Innenraum eines (in Figur 4 nicht dargestellten) Behälters.
Der Stutzenrandbereich 90 weist einen im Wesentlichen hülsenförmigen beziehungsweise kreiszylindermantelförmigen Abschnitt 92 auf, der sich von dem inneren Umfang des Bundes 87 in Richtung der Stutzenlängsachse 88 erstreckt. Radial innen ist zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 92 und dem Bund 87 eine umlaufende Vertiefung 94 ausgebildet. Der Stutzenrandbereich weist, im Schnitt betrachtet, an seinem freien Ende einen Vorsprung 96 auf, der radial nach innen vorsteht. Zwischen dem hülsenförmigen Ab- schnitt 92 und dem Vorsprung 96 ist an dem Stutzenrand bereich 90 eine umlaufende Schräge 98 ausgebildet. Die umlaufende Schräge 98 verläuft in einem Winkel 100 von 45 Grad zur Stutzenlängsachse 88. Radial nach außen weist der Vorsprung 96 eine Außenfläche 99 auf, die sich parallel zur Stutzenlängsachse 88 erstreckt. In Figur 5 ist der Stutzenrand bereich 90 gezeigt, wie er vor dem Verformen aussieht.
In Figur 6 ist der Stutzenrandbereich 90 nach dem Verformen dargestellt. In
Figur 6 ist durch 104 ein Teil eines Behälters angedeutet, der eine Öffnung
105 aufweist. Herstellungsbedingt ist an der Öffnung 105 Grat 106 ausgebil- det, der im montierten Zustand des Stutzens 85 in der Vertiefung 94 ange- ordnet ist. in Figur 6 sieht man, dass die Schräge 98 an dem Stutzenrandbereich 90 nach dem Verformen, im Schnitt betrachtet, in einer Linie mit der Innenfläche des hülsenförmigen Abschnitts 92 angeordnet ist. Die Außenfläche 99 des Vorsprungs 96 erstreckt sich nach dem Verformen nach außen. Dadurch wird erreicht, dass der Stutzenrandbereich 90 die Öffnung 105 des Behälters 104 umgreift.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Behälter, insbesondere Sammelkasten eines Wärmetauschers, mit einer Öffnung (2;105), in der ein Stutzen (5;85) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (5;85) an seinem dem Behälter (1 ;104) zugewandten Ende einen verformbaren Stutzen rand bereich (10;90) aufweist, der vor dem Verformen in den Behälter (1 ;104) ragt und nach dem Verformen zumindest teilweise innen an der Behälteröffnung (2;105) anliegt.
2. Behälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Stutzenrandbereich (10;90) formschlüssig mit dem die Be- hälteröffnung (2; 105) aufweisenden Randbereich des Behälters (1 ;104) verbunden ist.
3. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Stutzenrand bereich (90) einen vor dem Verformen radial nach innen vorstehenden Vorsprung (96) aufweist, der beim Verformen radial nach außen verformt wird.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (96) durch eine umlaufende Schräge (98) begrenzt wird.
Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schräge (98) in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Stutzenlängsachse (88) verläuft.
6. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Behälteröffnung (2) mindestens ein verformter Bereich (bei 61-66) ausgebildet ist, in den ein komplementär verformter Bereich (bei 61-66) des verformbaren Stut- j zenrandbereichs (10) eingreift.
7. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ende des Stutzens (5) mit dem verformbaren Stutzenrandbereich (10) ein Bund (7) ausgebildet ist.
8. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial außen zwischen dem Bund (7;87) und dem verformbaren Stutzenrand bereich (10;90) eine umlaufende Vertiefung (94) ausgebildet ist.
9. Werkzeug zum Fixieren eines Stutzens (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Behälteröffnung (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) mindestens ein Verformungselement (2'5,26;51-56) aufweist, das aus einer Einführposition (zum Bei- spiel 54) in eine Verformungsendposition (zum Beispiel 58) bewegbar ist.
10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (25,26) in dem Werkzeug (15) geführt ist.
11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (21 ,22) des Verformungselements (25,26) im Wesentlichen quer zur Stutzenlängsachse (8) verläuft.
12. Werkzeug nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (41 ,42) des Verformungselements (25,26) vom Innenraum des Behälters (1 ) schräg nach außen verläuft.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Verformungselement (25,26) mit einer Rampe zu- sammenwirkt, die relativ zu dem Werkzeug (15) in Richtung der Stutzenlängsachse (8) bewegbar ist.
14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe an einem kegelstumpfartigen Bereich (17) ausgebildet ist, der sich nach außen verjüngt.
15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfartige Bereich (17) von außen betätigbar ist.
16. Werkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem kegelstumpfartigen Bereich (17) ein Verbindungselement (30) nach außen erstreckt.
17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (25,26) zur Behälteröffnung (2) hin einen im Wesentlichen balligen Bereich aufweist.
18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der bal- iige Bereich beim Verformen mit seiner nach außen gewandten Hälfte an dem verformbaren Stutzenrandbereich (10) zur Anlage kommt.
19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement von einer Kugel (25,26) ge- bildet wird.
20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mehrere Verformungselemente (25,26;51-56) aufweist, die gleichmäßig beabstandet über dem Um- fang des Werkzeugs verteilt sind.
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