NL8004318A

NL8004318A - Werkwijze voor het vervormen van een metalen buis, in het bijzonder voor een warmtewisselaar, alsmede persdoorn toe te passen bij deze werkwijze, buis voorzien van een uiteinde dat is vervormd volgens deze werkwijze en warmtewisselaar samengesteld uit deze buizen.

Info

Publication number: NL8004318A
Application number: NL8004318A
Authority: NL
Original assignee: Valeo
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1981-01-28
Also published as: SE8005215L; AR223055A1; CS225142B2; ES493722A0; IT8068172A0; RO81367A; FR2462214A1; GB2055064A; JPS5626646A; HK16484A; DE3028096A1; IT1175265B; FR2462214B1; GB2055064B; PL225903A1; ES8107061A1; BR8004636A; RO81367B; AU6077980A

Description

803250/M/mk

Korte aanduiding:"Werkwijze voor het vervormen van een metalen buis, in het bijzonder voor een warmtewisselaar, alsmede pers-5 doorn toe te passen bij deze werkwijze, buis voorzien van een uiteinde dat is vervormd volgens deze werkwijze en warmtewisselaar samengesteld uit deze buizen"·

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het 10 vervormen van een metalen buis, in het bijzonder voor een warmtewisselaar zoals een radiator die deel uitmaakt van een koelsysteem voor de motor van een automobiel of een warmtewisselaar die deel uitmaakt van een verwarming- en/of klimatisseerinrichting voor de lucht van een voertuigruimte.

De werkwijze heeft in het bijzonder betrekking op bui-15 zen die voorzien zijn van vinnen of andere middelen voor een thermische uitwisseling met de omgevingslucht, waarbij door deze buizen een vloeistof of verwarmings- respektievelijk afkoelingsmedium stroomt, van welke buizen de uiteinden uitmonden in tenminste een verzamelruimte begrensd door een waterbak en een verzamelaar bestaande uit een plaat met gaten voor 20 het op afdichtende wijze insteken van de uiteinden van de buizen in de genoemde ruimte, teneinde hierdoor de circulatie van de vloeistof of het medium mogelijk te maken·

In de meeste warmtewisselaars van dit type die tegenwoordig worden toegepast, hebben de buizen en de gaten in de platen een 25 cirkelvormige doorsnede om op die wijze de samenvoeging van de uiteinden van de buizen in de gaten van de platen te vergemakkelijken. Hen heeft echter ook buizenbundels toegepast waarbij de buizen een langwerpige doorsnede hebben teneinde de grootte van het contactoppervlak met de langsstromende lucht te doen toenemen, zonder de aërodynamische weerstand 30 van de warmtewisselaar te vergroten·

Voor het samenvoegen van dergelijke buizen in de ronde gaten van de platen moeten de uiteinden van deze buizen worden vervormd teneinde deze te doett overgaan van een langwerpige naar een cirkelvormige doorsnede· Deze vervorming van de uiteinden van de buizen is eveneens 35 wenselijk op andere gebieden bijvoorbeeld wanneer de buizen zijn bestemd om te worden bevestigd door lassen of schroeven aan andere buizen die wel een ronde doorsnede bezitten, zoals dit het geval is bijvoorbeeld in verdampers·

De tot dusver bekende vervormingsprocede's hebben nog ko geen bevredigende resultaten verschaft. In het bijzonder maken deze werk- 8004318 -2- wijzen het niet raogelijk een buisuiteinde met cirkelvormige doorsnede te verkrijgen waarvan de rand en het buitenvlak voldoende nauwkeurige geometrische eigenschappen bezitten waarmee een bevestiging aan een andere buis of het verzekeren van een voldoende dichtheid bij het samenvoegen in 5 een plaat met gaten mogelijk is met behulp van eenvoudige en werkzame middelen, zoals dit wel het geval is bij de toepassing van buizen met een ronde doorsnede over hun gehele lengte.

De uitvinding beoogt in deze lacune te voorzien en een werkwijze voor het'vervormen van het uiteinde van een buis te verschaffen, 10 waarbij de langwerpige dwarsdoorsnede van dit uiteinde wordt veranderd in een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Volgens de uitvinding onderscheidt zich deze werkwijze doordat de vervorming wordt uitgevoerd in één enkele bewerking met behulp van een persdoorn waarvan het lichaam cylindrisch is met een cirkelvormige doorsnede welke een middellijn bezit die gelijk is 15 aan de gewenste middellijn voor de binnenzijde van het uiteinde van de buis, welke persdoorn met kracht in het uiteinde van de buis wordt gedrukt.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding is de gemiddelde omtrek van het verkregen cirkelvormige uiteinde groter dan de 20 gemiddelde omtrek van de oorspronkelijke langwerpige doorsnede. De werkwijze volgens de uitvinding onderscheidt zich verder nog dat de middellijn van het buitenoppervlak van het uiteinde van de verkregen cirkelvormige dwarsdoorsnede kleiner is dan de grootste uitwendige dwarsafmeting van de langwerpige doorsnede.

25 De uitvinding heeft voorts betrekking op een persdoorn toe te passen in de hiervoor beschreven werkwijze, welke doorn is gekenmerkt doordat deze is voorzien van een kop voor het geleiden van het binnendringen in de buis met de langwerpige doorsnede, welke kop is verbonden met het lichaam van de persdoorn via een tussengedeelte waarvan de 30 vorm en de afmetingen in doorsnede zich geleidelijk wijzigen tussen die van de kop en die van het lichaam.

Het is gebleken dat bij het vervormen volgens de hierboven beschreven werkwijze met behulp van de genoemde persdoorn, men via een enkele forceerwerkwijze een buis kan verkrijgen waarvan het grootste 35 deel de voor een goede warmtewisseling wenselijkè langwerpige doorsnede heeft behouden en waarvan het uiteinde een buitenoppervlak bezit dat een voldoende nauwkeurige cirkelvorm heeft om een samenvoeging in een plaat met ronde gaten mogelijk te maken met een afdichting die net zo goed is als bij toepassing van een buis die een ronde doorsnede heeft over zijn 8004318 &· -3- gehele lengte. Dit is zelfs het geval wanneer de buis en de hiermede samengestelde warmtewisselaar wordt onderworpen aan krachten zoals die welke het gevolg zijn van trillingen of drukwijzigingen in de vloeistof die schadelijk zouden kunnen zijn voor de afdichting. Aan dergelijke krachten 5 wordt een warmtewisselaar onderworpen wanneer deze is ondergebracht in een automobiel.

De afdichting wordt destemeer verzekert wanneer tijdens de bewerking welke een soort forceren is, de vergroting van de omtrek van de doorsnedebuis groter is, bij voorkeur tenminste 1#* welke omtrek echter 10 wel te verstaan niet groter kan worden dan die welke overeenkomt met de elasticiteitsgrens van het metaal waaruit de buis is vervaardigd.

De uitvinding is eveneens belichaamd in de persdoom toe te passen in de hierboven aangegeven werkwijze, in een buis vervormd onder toepassing van deze werkwijze en in een warmtewisselaar samengesteld uit 15 deze buizen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening die een uitvoeringsvorm toont van de persdoorn, enkele stadia van de werkwijze en een deel van de verkregen warmtewisselaar.

Fig. 1 toont een zijaanzicht van het gereedschap voor 20 het uitvoeren van de werkwijze.

Fig. 1a is een langsdoorsnede volgens de lijn Ia-Ia in

Fig. 1.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede op vergrootte schaal volgens de lijn II-II van het gereedschap volgens Fig. 1 tijdens een eerste 25 stadium van de vervorming van de buis.

De Fig. 3 en ^ geven opvolgende stadia ten opzichte van Fig. 2 in een dwarsdoorsnede volgens de lijnen III-III respektievelijk IV-IV in Fig. 1.

Fig. 5 toont een detail op nog verder vergrootte schaal 30 van een warmtewisselaar.

Fig. 6 is een langsdoorsnede volgens de lijn VI-VI in

Fig. 5.

Onder verwijzing naar de figuren 1 - if ziet men uitgaande van een buis 1 met een langwerpige doorsnede 2 waarvan de langste hoofd-35 as en de kleinste hoofdas k ia Fig. 2 zijn aangegeven. Het gereedschap 5 afgebeeld in Fig. 1 maakt het mogelijk het uiteinde van de buis zodanig te vervormen dat dit een cirkelvormige doorsnede 6 verkrijgt met een hartlijn 7 die samenvalt met de hartlijn aan het overige deel van de buis met langwerpige doorsnede waarvan het uiteinde is vervormd.

-4-

Het gereedschap 5 heeft een kop 8 waarvan de doorsnede (zie Fig. 2) de vorm heeft van een vierhoek met gebogen zijden bestaande uit een gedeelte dat gemeenschappelijk is met de ovalen doorsnede 2 en een deel dat samenvalt met een cirkel 6 gevormd door de boogstukken 9 en 5 10 welke symmetrisch zijn gelegen ten opzichte van de kleine hoofdas 4*

De twee ovale bogen 11 en 12 zijn symmetrisch gelegen ten opzichte van de grote hoofdas 3·

Het gereed chap 5 bestaat verder uit een cylindrisch lichaam 13 met een cirkelvormige dwarsdoorsnede waarvan de middellijn ge-10 lijk is aan de gewenste diameter voor het inwendige ronde oppervlak van het uiteinde 6 van de buis 1. Dit lichaam 13 is verbonden met de kop 8 via een tussengedeelte 14 waarvan de dwarsdoorsnede geleidelijk verandert vanaf de gebogen vierhoek uit Fig. 2 tot de cirkelvorm uit Fig. 4.

Het tussengedeelte 14 bezit een dwarsdoorsnede met een 15 vierhoekig gebogen vorm, waarbij de twee zijden 9a en 10a (zie Fig. 3) overeenkomen met de zijden 9 en 10. Dit betekent dat deze zijden zich op hetzelfde cylindervlak bevinden. De twee andere zijden 16 en 17 hebben een gebogen vorm, in het bijzonder cirkelvormig die aan de basis van dit tussengedeelte overeenkomen met de zijden 11 en 12 (uit Fig. 2). In het bovenste 20 deel van het tussengedeelte komen de gebogen zijden 16 en 17 overeen met de cirkelbogen 6^ (zie Fig. 2) gelegen buiten de langwerpige doorsnede 2.

Het gereedschap vertoont derhalve over zijn gehele lengte twee symmetrische cylindrische gedeelten ten opzichte van een middenvlak gaande door de hoofdas 4. Tussen deze twee cylindrische delen met 25 cirkelvormige doorsnede bevinden zich twee delen die symmetrisch zijn gelegen ten opzichte van een middenvlak gaande door de hoofdas 3» welke delen in het tussengedeelte 14 elk een schouder 18 en 19 (zie Fig. 1) vertonen.

Het gereedschap of persdoorn 5 wordt met zijn kop 8 in 30 de buis 1 met de langwerpige doorsnede geschoven. Deze kop 8 verandert de vorm van de buis niet. Wanneer het tussengedeelte 14· in aanraking komt met het uiteinde van de buis, wordt de vorm van dit uiteinde geleidelijk gewijzigd en wel eerst naar een vorm afgebeeld in Fig. 3· Tenslotte bereikt het buisuiteinde de cirkelvorm afgebeeld in Fig. b wanneer het lichaam I3 33 in de buis is binnengedrongen· De kop 8 doet dienst voor het geleiden van de persdoorn in de buis.

De omtrek van de gemiddelde lijn van het uiteinde 6 met de cirkelvormige doorsnede (Fig. 4) is groter dan de omtrek van de gemiddelde lijn van de langwerpige doorsnede 2. Het is gebleken dat de af- 8004318 -5- dichting van de warmtewisselaars uitgevoerd met dergelijke buizen met een langwerpige doorsnede en een uiteinde met een cirkelvormige doorsnede slechts op een bevredigende wijze wordt verzekerd wanneer de vormgeving van het uiteinde wordt verkregen door expansie dat wil zeggen door een toe-5 name van de buitenomtrek·

Een toename van de gemiddelde omtrek van het uiteinde van de buis groter dan tenminste 1# ten opzichte van de gemiddelde omtrek van de langwerpige doorsnede, zonder dat op enig tijdstip de elasticiteits-grens van het metaal waaruit het buisuiteinde is vervaardigd, wordt over-10 schreden, geeft goede resultaten. Deze werkwijze wordt bij voorkeur ge- * lijktijdig uitgevoerd op de twee uiteinden van alle buizen waarop vinnen 22^, 22^, 22^, enzovoort (zie Fig. 6) zijn aangebracht·

Men zorgt er tevens voor dat de middellijn van de buitenzijde van het uiteinde van een aldus vervormde buis kleiner is dan de 15 lengte van de grote hoofdas 3 van de als uitgangspunt genomen langwerpige doorsnede. Op deze wijze worden schouders 20 en 21 (zie Fig. k en 6) gevormd die een aanslag tot stand brengen voor een vin 22^ die op de buis is geschoven vanaf het uiteinde.

Het is eveneens belangrijk de lengte van het tussenge-20 deelte 14 van de persdoorn te beperken opdat het overeenkomstige tussen-gedeelte 23 van de buis zich niet over een te grote lengte uitstrekt. Hierdoor zou de lengte van de warmtewisselaar onnodig toenemen. Men heeft echter wel geconstateerd dat deze lengte 1 (Fig. 5) niet kleiner dan zijn dan een minimale waarde waardoor het nodig is een tussenstuk 24 te plaat-25 sen tussen de laatste vin 22^ van de pijpenbundel en de kraag 34 van een verzamelaar 25 (rechterzijde van de Fig. 5 en 6) of de plaat 25 met de ronde gaten 26 (linker zijde van de Fig. 5 en 6).

De gaten 26 zijn aan de buitenzijde van de verzamelruim-te 36 begrensd door cylindrische randen 26a. De verzamelaar of de plaat 30 25 is aan de binnenzijde van de ruimte 36 bedekt door een blad of laag 27 uit rubber of soortgelijk materiaal, uitgevoerd met gaten 28 overeenkomstig de gaten 26 en begrensd door moffen 29 die één geheel vormen met het blad 27. Dit blad heeft een uitstekend deel 30 (Fig. 5) van geringe lengte dat is gericht naar het inwendige van de ruimte 36. Voorts is er een 35 deel 31 met een grotere lengte aangebracht binnen de randen 26a en eindigend in een verdikking 32. In de overgang van deze verdikking naar het deel 31 is een kraag 33 aanwezig welke aanligt tegen het buitenste kopvlak van de rand 26a.

De kraag 34 van de metalen plaat 25 welke uitsteekt in 8004318 -6- een richting van de ruimte 36 af, vormt de bodem van een gootvormige groef waarbinnen een verdikte rand 35 van het blad 27 aanwezig is·

Het aanbrengen van de door het blad 27 bedekte verzamelaar 25 met het geheel dat gevormd wordt door de buizen en de op deze 5 buizen geklemde vinnen, geschiedt na de vervorming van de buisuiteinden volgens de hiervoor beschreven wijze, waarbij deze uiteinden door de ope-ningen 28 van het blad 27 schuiven. Hiertoe worden de moffen 29 onder voorspanning gebracht, waarbij de inwendige middellijn in de ongespannen toestand kleiner is dan de uitwendige diameter van de uiteinden van de • 10 buizen.

Na deze bewerking worden de ronde uiteinden opnieuw over een deel van een lengte onderworpen aan een forceerbewerking zodat him middellijn opnieuw wordt vergroot zodat de diameter van hun buitenvlak groter is dan de middellijn van de binnenzijde van de randen 26a. De uit-15 einden 6 hebben aldus in twee delen een cirkelvormige doorsnede. Het ene deel 6b met de kleinste middellijn ligt rechtstreeks in het verlengde van het onvervormde deel van de buis. Het andere deel 6c met een grotere middellijn is aanwezig langs de vrije rand van het buisuiteinde. De schouder 6d tussen de delen 6b en 6c draagt bij tot de vaste stand van de buizen 20 ten opzichte van de verzamelaar 25·

De werkwijze volgens de uitvinding kan vanzelfsprekend eveneens worden toegepast in die gevallen waar de afdichting van elk van de uiteinden van de buizen op het niveau van de verzamelaar niet wordt verzekerd door een enkel verbindingselement, doch door een aantal van der-25 gelijke verbindingselementen.

De beschreven werkwijze is eveneens toepasbaar voor het geval waarbij het invoeren van de buizen in de verbindingen op het niveau van de verzamelaar tot stand komt via het uitoefenen van een inschuifkracht.

De vervorming volgens de uitvinding van het uiteinde van 30 de buizen met langwerpige doorsnede maakt het eveneens mogelijk een afdichting te verzekeren op het niveau van de verzamelaar wanneer men geen verbindingselement toepast dat wil zeggen wanneer het uiteinde van de buizen in een rechtstreekse aanraking is met het metaal van de plaat met gaten.

35 Het bereiken van een voldoende nauwkeurige cirkelvorm door de toepassing van de hierboven beschreven werkwijze maakt het eveneens mogelijk de verbinding door schroeven of lassen van de uiteinden van buizen aan andere buizen met ronde dwarsdoorsnede te vergemakkelijken, zoals dit het geval is bijvoorbeeld bij verdampers.

8004318

Claims

1. Werkwijze voor het tot een cirkelvormige doorsnede vervormen van het uiteinde van een metalen buis met een langwerpige doorsnede 5 in het bijzonder ovaal, bestemd voor een warmtewisselaar zoals een radiator uit een koelcircuit voor de motor van een automobiel of voor een warmtewisselaar van een luchtverwarmings- en/of klimatiseerinrichting met het kenmerk, dat de vervorming worat uit gevoerd in één enkele bewerking met behulp van een persdoorn waarva het lichaam cyiindrisch is 10 met een cirkelvormige dwarsdoorsnede waarvan de middellijn gelijk is aan de gewenste inwendige diameter van het uiteinde van de buis, welke persdoorn met kracht in het uiteinde van de buis wordt gedrukt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het. k. e n « merk, dat de gemiddelde omtrek van het uiteinde met de verkregen cirkel- 15 vormige dwarsdoorsnede groter is dan de gemiddelde omtrek van de aanvankelijk langwerpige doorsnede.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het ken merk, dat de middellijn van het buitenoppervlak van het uiteinde met de verkregen cirkelvormige dwarsdoorsnede kleiner is dan de grootste uit-20 wendige dwarsafmeting van de langwerpige doorsnede. if. Persdoom toe te passen voor de uitvoering van de werk wijze volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de doom (5) is voorzien van een kop (8) voor het geleiden van het binnen-' dringen in de buis (1) met de langwerpige doorsnede, welke kop overgaat in 25 een cyiindrisch lichaam (13) met een cirkelvormige dwarsdoorsnede via een tussengedeelte (1*0 met een dwarsdoorsnede waarvan de vorm en de afmetingen geleidelijk verlopen vanaf de kop naar het lichaam*

5. Persdoom volgens conclusie *f, m e t het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van de geleidingskop (8) bestaat uit een 30 vierhoek met gebogen zijden overeenkomend met het deel dat gemeenschappelijk is met de projecties van de inwendige delen van het buisgedeelte met de langwerpige doorsnede en het uiteinde met de cirkelvormige doorsnede op een vlak loodrecht staande op de hartlijn van de buis.

6. Buis voor een warmtewisselaar bestaande uit een gedeelte 35 waarvan de doorsnede een langwerpige vorm heeft, in het bijzonder ovaal en met tenminste een uiteinde voorzien van een cirkelvormige doorsnede verklagen onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de gemiddelde omtrek van de cirkel vormige doorsnede van het uiteinde groter is dan de gemiddelde omtrek van de langwerpige doorsnede. ko 7. Buis volgens conclusie 6, met het kenmerk, -8- dat de middellijn van het buit enoppervlak van het uiteinde kleiner is dan de grootste dwarsafmeting van het hoofdgedeelte van de buis.

8. Warmtewisselaar samengesteld uit buizen vervaardigd met de werkwijze volgens één der conclusies 1-3, door welke buizen een ver-5 warmings- of koelmedium kan stromen en op welke buizen vinnen of soortgelijke warmtewisselingselementen zijn geklemd waarbij een secundair medium zoals atmosferische lucht langs deze vinnen kan stromen en waarbij de uiteinden van de buizen op afdichtende wijze steken door een plaat met ronde gaten of een verzamelaar die tezamen met een waterbak een verzamelruimte 10 begrenst welke is aangebracht opdat het water dat uit bepaalde buizen treedt doordringt in andere buizen, welke plaat (25) een kraag (3*0 vertoont welke uitsteekt in de richting tegengesteld aan genoemde ruimte (36) met het kenmerk, ,dat de nuizen (6) een langwerpige, en in het bijzonder ovale doorsnede vertonen over hun grootste lengte, waarbij de 15 buisuiteinden een cirkelvormige doorsnede hebben welke afdichtend steekt door een plaat (25) met gaten (26), waarbij een kraag (3*0 van deze plaat rust tegen een vin (22) of dergelijke onder tussenkomst van een vulstuk (24). 20 8004318