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Die
Erfindung betrifft ein Fügebauteil mit wenigstens einem
ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die im Bereich einer Fügeverbindung
mit einer Fügepassung aneinander gefügt sind,
wobei das erste Bauteil das zweite Bauteil wenigstens im Bereich
der Fügeverbindung überlappt und die Fügepassung
durch einen Formverlauf wenigstens eines der Bauteile ausgebildet
ist. Weiter betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Lötbauteil, wobei die Fügeverbindung
in Form einer Lötverbindung gebildet ist.
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Beim
Fügen von Bauteilen besteht oftmals die Problematik, dass
die einzelnen Bauteile vor dem Fügen zueinander fixiert
sein sollten. Andererseits ist es oftmals notwendig, eine mit einem
Spalt zu versehende Fügepassung zur Verfügung
zu stellen, um Raum für ein Fügemittel zu schaffen.
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Dies
betrifft insbesondere Lötbauteile mit einem aneinander
gelöteten ersten Bauteil und zweiten Bauteil wie es beispielsweise
für den Fall eines Abgaskrümmers für
einen Verbrennungsmotor in
EP 1365121
B1 beschrieben ist. Bei solchen üblichen Lötverbindungen,
beispielsweise auch eines Plattenheizkörpers der
DE 671 20 448.3 , tritt
dieses Problem regelmäßig auf – es ist
ein üblicher Fügespalt vorgesehen in unmittelbarer
Nähe zu einem Lotdepot, welches durch einen Abstandsraum
zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zur Verfügung gestellt
wird, beispielsweise ein Lotdepot in Form einer Fase oder einer
abgeschrägten Wand eines der Bauteile.
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Darüber
hinaus erweist sich dieses Problem als zunehmend gravierend bei
Verbindungen zwischen einem Rohr und einem weiteren Bauteil, beispielsweise
einem Flansch oder einem anderen Rohr od. dgl. Probleme der eingangs
genannten Art treten bei Lötverbindungen auf selbst wenn,
wie in
DE 10 2004
038 099 A1 , ein Abstandsraum zwischen dem ersten und zweiten
Bauteil als Lotdepot dient und ein Fügespalt kapillare
Wirkung entfalten kann. Zwar lässt sich bereits eine vergleichsweise
gute Lötverbindung aufgrund der bestehenden Kapillarwirkung in
dem Fügespalt zwischen dem ersten und zweiten Bauteil erreichen.
Allerdings ist nicht gewährleistet, dass eine ausreichende
mechanische Fixierung des ersten und zweiten Bauteils aneinander
vor dem Lötvorgang besteht.
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Solange
eines der Bauteile, z. B. mit einer Lotschicht, plattiert ist, sind
auch Presspassungen verlötbar, da das Lot bereits in der
Fügepassung vorhanden ist und durch Aufschmelzen für
eine dichte und feste Lötverbindung sorgt. Bei Verlötung
von Bauteilen, die nicht lotplattiert sind, muss Lot z. B. von einem
Lotdepot wie in der
DE
10 2004 038 099 A1 beschrieben, zugeführt werden.
Andererseits kann eine Presspassung nicht vom Lot durchdrungen werden,
so dass gegebenenfalls auch kein ausgeprägter Lotmeniskus
von beiden Seiten der Verbindung erreichbar ist.
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EP 0 422 612 B1 sieht
ein bereits verbessertes Fügebauteil der eingangs genannten
Art vor, bei dem die Fügepassung durch einen Formverlauf
wenigstens eines der Bauteile ausgebildet ist. Ein auseinander laufender
Bereich am axialen äußeren, d. h. distalen, Ende
eines Stutzenteils führt zu einer Wandstärkenverjüngung
und schafft so einen Anordnungsbereich am distalen Ende für
ein Lotdepot. Allerdings fehlt auch hier eine Fixierung der Bauteile aneinander
vor dem Lötvorgang.
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Wünschenswert
wäre eine Fügepassung, welche zur Gewährleistung
einer verbesserten Fügeverbindung einerseits eine ausreichende
mechanische Fixierung vor dem Fügen ermöglicht
und andererseits einen ausreichenden Spalt aufweist, der insbesondere
zur Ausbildung einer Kapillarwirkung geeignet ist.
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An
dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein
Fügebauteil anzugeben, welches eine verbesserte Fügeverbindung
ermöglicht. Insbesondere soll das Fügebauteil
eine Fügepassung aufweisen, welche eine ausreichende mechanische
Fixierung des ersten und zweiten Bauteils vor dem Fügevorgang
erlaubt und andererseits einen Spalt aufweist, der vorzugsweise
ausreichend ist, um eine vorteilhafte Kapillarwirkung zu entfalten.
In besonders bevorzugter Weise soll ein Formverlauf wenigstens eines
der Bauteile ausgebildet sein, um die zuvor genannten Aufgaben möglichst
vorteilhaft zu lösen.
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Betreffend
das Fügebauteil wird die Aufgabe durch die Erfindung mittels
eines Fügebauteils der eingangs genannten Art gelöst,
bei dem erfindungsgemäß das wenigstens eine Bauteil
zur Ausbildung der Fügepassung eine Hinterschneidung aufweist, die
vom distalen Ende zum proximalen Bereich des wenigstens einen Bauteils
zunehmend ausgestaltet ist.
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Unter
einer Hinterschneidung, welche zunehmend ausgestaltet ist, ist gemäß dem
Konzept der Erfindung insbesondere eine Hinterschneidung zu verstehen,
deren Hinterschnitt sich geometrisch vergrößert,
d. h. bei dem das Hinterschnittmaß zunimmt.
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Das
Konzept der Erfindung betrifft insbesondere ein Lötbauteil
mit wenigstens einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die
im Bereich der Lötverbindung mit einer Lötpassung
aneinandergelötet sind, wobei das erste Bauteil das zweite
Bauteil wenigstens im Bereich der Lötverbindung überlappt
und die Lötpassung durch einen Formverlauf wenigstens eines
der Bauteile ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das wenigstens
eine Bauteil zur Ausbildung der Lötpassung eine Hinterschneidung
aufweist, die vom distalen Ende zum proximalen Bereich des wenigstens
einen Bauteils zunehmend ausgestaltet ist.
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Unter
einem proximalen Bereich des Bauteils ist im Vergleich zu einem
distalen Bereich der Bereich zu verstehen, der bezüglich
eines Bezugspunktes näher gelegen ist als der distale Bereich.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass aus dem Stand
der Technik bekannte Abstandsräume, die zur Ausbildung
einer Fügepassung entstehen, ohne dass ein Formverlauf
der Bauteile wesentlich geändert ist, die eingangs gestellte
Aufgabe nicht erfüllen. Bloße Anfasungen oder
Abschrägungen oder Abbiegungen von Randbereichen der beteiligten
Bauteile, ohne dass deren Formverlauf wie Wandstärke od.
dgl. geändert ist, kann gemäß der Überlegung
der Erfindung nicht die von der eingangs gestellten Aufgabe geforderte
Wirkung entfalten. Die Erfindung hat erkannt, dass ein Formverlauf
des wenigstens einen Bauteils zur Ausbildung der Fügepassung
in Form einer Hinterschneidung gebildet werden kann. Zur Erfüllung
der eingangs genannten Aufgabe ist die Hinterschneidung vom distalen
Ende zum proximalen Bereich des wenigstens einen Bauteils zunehmend
ausgestaltet.
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Dem
Konzept der Erfindung folgend hat eine solche Fügepassung
insbesondere die Wirkung, dass die Fügepassung einen die
Bauteile mechanisch haltenden Bereich ausbildet, welcher dem distalen
Ende des wenigstens einen Bauteils zu angeordnet ist. Gegebenenfalls
kann die Fügepassung, zusätzlich oder alternativ,
auch einen die Bauteile mechanisch haltenden Presspassungsbereich
ausbilden, welcher dem distalen Ende des wenigstens einen Bauteils
zu angeordnet ist. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, dass,
dem Konzept der Erfindung folgend, die Fügepassung einen
weiteren Bereich mit Spalt aufweist. Vorzugsweise verjüngt
sich der Spalt vom proximalen Bereich zum distalen Ende insbesondere
kontinuierlich.
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Im
Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Weiterbildung gemäß dem
Konzept der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Bauteil
zur Ausbildung der Fügepassung wenigstens im Bereich der
Fügeverbindung eine Wandstärkenverjüngung
aufweist, die vom distalen Ende zum proximalen Bereich des wenigstens
einen Bauteils zunehmend ausgestaltet ist.
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Solche
und ähnliche Maßnahmen gemäß dem
Konzept der Erfindung gewährleisten, dass eine Fügepassung
zum einen derart ausgebildet ist, dass eine mechanische Halterung
des ersten und zweiten Bauteils aneinander bereits vor dem Fügevorgang erfolgen
kann und zum anderen ein ausreichender Spaltraum zwischen dem ersten
und zweiten Bauteil vor dem Fügen verbleibt; dies beispielsweise
um eine für eine Lötverbindung vorteilhafte Kapillarwirkung
zu gewährleisten oder ein Lotdepot zur Verfügung
zu stellen od. dgl.
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Das
Konzept der Erfindung ist grundsätzlich nicht beschränkt
auf eine Lötverbindung, sondern vielmehr können
auch andere fügende Verbindungsarten mit dem Konzept der
Erfindung vorteilhaft verbessert werden, beispielsweise eine Schweißverbindung
oder eine Klebeverbindung.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten
an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie
hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Hinterschneidung
kontinuierlich verlaufend in Richtung des proximalen Bereichs des
wenigstens einen Bauteils ausgebildet ist. Ein kontinuierlicher
Verlauf, beispielsweise ein rampenartiger schräger Verlauf
mit einem bestimmten Winkel hat eine besonders bevorzugte ausgewogene
Wirkung – zum einen zur Ausbildung einer mechanischen Fixierung
der Bauteile vor dem Fügen und zum anderen zur Ausbildung
eines ausreichend großen Fügespaltes, z. B. zur
Entfaltung einer Kapillarwirkung.
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Darüber
hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Hinterschneidung
nur an einem, d. h. an einem einzigen, Bauteil zur Ausbildung der
Fügepassung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dazu
nur das erste, das zweite Bauteil überlappende Bauteil
vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass die Bearbeitung von distalen
Enden vor allem bei einem überlappenden Bauteil – oder
im Falle eines Stutzens od. dgl., einem umgebenden Bauteil – besonders günstig
im Rahmen eines Herstellungsverfahrens erfolgen kann. Vorteilhaft
ist dies insbesondere der Fall, wenn das erste Bauteil das zweite
Bauteil wenigstens im Bereich der Fügeverbindung umgibt.
Vorzugsweise ist das zweite Bauteil ein Rohr.
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Häufig
ist das umfasste zweite Bauteil bereits weiterverarbeitungsfertig.
Die vorgenannte Weiterbildung der Erfindung erlaubt eine Bearbeitung beispielsweise
eine Innenrändelung, am ersten Bauteil, ohne dass am zweiten
Bauteil ein zusätzlicher Herstellungsschritt vorgenommen
werden müsste. Insbesondere wird eine Innenpassung am ersten Bauteil
meistens maschinell bearbeitet, so dass eine geeignete Ausführung
einer Fügepassung gemäß der vorgenannten
Weiterbildung keine nennenswerte Kostenrelevanz mit sich bringt.
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Ist
eine Fügeverbindung in Form einer Lotverbindung gebildet
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Fügepassung
einen weiteren Bereich mit Spalt aufweist, welcher zwischen einem
Lotdepot, beispielsweise in Form eines Lotrings od. dgl., und einem
mechanisch haltenden Bereich der Fügepassung angeordnet
ist. Dies hat den Vorteil, dass der weitere einen Fügespalt
aufweisende Bereich bei Aufschmelzen des Lotdepots das Lot durch
Kapillarwirkung in den engeren Bereich des Fügespalts – welcher
vor dem Fügen zur mechanischen Fixierung der Bauteile dient – leiten
kann. Diese synergetische Wirkung führt zur Gewährleistung
einer besonders guten Lötverbindung gemäß dem
Konzept der Erfindung.
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Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist
darüber hinaus vorgesehen, dass die Fügepassung
einen in Form eines Absatzes gebildeten Grund aufweist, der zum
proximalen Bereich hin des wenigstens einen Bauteils gebildet ist.
Ein Radius mit endlicher Krümmung leitet zwischen der Hinterschneidung
und dem Grund über. Unter einem Radius endlicher Krümmung
ist ein Radius zu verstehen, welcher eine Krümmung aufweist, die
deutlich über einer üblichen bearbeitungsbedingten
Radiuskrümmung liegt. Unter einem Radius ist insbesondere
ein Innenradius zu verstehen, vorzugsweise ein Innenradius an einem
ersten Bauteil, vorzugsweise dem das zweite Bauteil überlappenden bzw.
umgebenden Bauteil. Es hat sich gezeigt, dass ein Lotdepot besonders
vorteilhaft im Bereich des Radius, insbesondere im Bereich des Innenradius, angeordnet
werden kann. Dies vermeidet eine Anhaftung von Lot wie es beispielsweise
aus Kanten oder Eckbereichen bekannt ist, die lediglich eine übliche
bearbeitungsbe dingte – in diesem Sinne unendlich kleine – Radiuskrümmung
aufweisen. Insbesondere ist bei Innenkanten oder Ecken die Kapillarwirkung
hoch, somit würde Lot in diesen Bereichen zurückgehalten.
Eine gemäß der zuvor genannten Weiterbildung wird
eine effektivere Ausnutzung der eingesetzten Lotmenge im Lotdepot
erreicht.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
das distale Ende des wenigstens einen Bauteils, vorzugsweise des
umgebenden oder überlappenden Bauteils, mit einer Fase
zum anderen Bauteil versehen ist. Für den Fall, dass die
Kapillarwirkung Lot aus dem Fügespalt austreiben sollte,
kann die Fase zur Aufnahme von überschüssigem
Lot dienen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein quer zur Überlappungsrichtung liegender Querschnitt
der Fügepassung eine unrunde Form aufweist, beispielsweise
eine eckige oder polygonale Form od. dgl. In einer Querschnittsansicht
ergibt sich vorteilhaft, dass Eckbereiche einer solchen unrunden Form
eines Querschnitts besonders vorteilhafte etwa linienförmige
Kapillare ausbilden. Die Eckbereiche verbindende, beispielsweise
geradlinige, Strecken der unrunden Form können vorteilhaft
zur Anlage zwischen dem ersten und zweiten Bauteil und damit zur
mechanischen Fixierung derselben vor dem Fügen dienen.
Die Weiterbildung einer unrunden Querschnittsform dient in vorteilhafter
Weise zur Verbesserung der synergetischen Wirkung gemäß dem Konzept
der Erfindung, welche die Fixierung der Bauteile vor der Fügeverbindung
einerseits und die vorteilhafte Ausbildung eines Fügespaltes
andererseits erreicht.
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Mit
anderen Worten, eine unrunde Form od. dgl. hat den Vorteil, dass
diese regelmäßig bei einem das zweite Bauteil
umgebenden ersten Bauteil dazu führt, dass vor allem ein
rundes eingeschobenes zweites Bauteil nicht über den gesamten
Umfang berührt wird. Dies hat die Wirkung, dass dem Lot
ein Weg umfänglich nach außen versperrt ist und
das Lot – praktisch in „Lotlinien” – in
den Eckbereichen der unrunden Form, beispielsweise eines Polygons
od. dgl., durch die Kapillarwirkung geführt wird. Als vorteilhaft
haben sich Lot-Kapillarlinien mit Abmessungen im Bereich zwischen
0,05 mm bis 0,15 mm erwiesen.
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Konstruktive
Möglichkeiten zur Realisierung einer unrunden Form sind
beispielsweise Verformungen oder Rändelungen sei es am
ersten Bauteil außenliegend oder am zweiten Bauteil innenliegend.
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Im
Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, dass wenigstens eine Sperrausnehmung, beispielsweise
eine Sperrnut od. dgl., an dem wenigstens einen Bauteil zum proximalen
Bereich hin vorgesehen ist. Eine Sperrausnehmung hat sich insbesondere am
ersten Bauteil als vorteilhaft erwiesen. Eine oder mehrere Sperrausnehmungen
können die Migration von Lot oder Flussmittel od. dgl.
insbesondere beim Löten in den Innenbereich des wenigstens
einen Bauteils verhindern.
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Die
Aufgabe hinsichtlich des Wärmetauschers wird durch einen
Wärmetauscher der eingangs genannten Art gelöst,
welcher mit wenigstens einem Fügebauteil gemäß dem
Konzept der Erfindung insbesondere einem Fügebauteil gemäß einer der
zuvor genannten Weiterbildung versehen ist. Bei dem Fügebauteil
handelt es sich insbesondere um ein Lötbauteil. Ein Wärmetauscher
ist insbesondere vorgesehen zum Einsatz bei einem Automobil, wie
einem PKW oder LKW od. dgl.
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Ein
Wärmetauscher gemäß dem Konzept der Erfindung
weist regelmäßig einen zum Wärmetausch
vorgesehenen Wärmetauscherblock auf. Ein Wärmetauscherblock
ist mit einer Vielzahl von fluidführenden Rohren versehen
zur Führung eines ersten Fluids, das mit einem die Rohre
umströmenden zweiten Fluid im wärmetauschenden
Austausch steht. Die Rohre sind bevorzugt in einem sogenannten Rohrboden
gefasst. Ein Rohrboden hat zur besseren Halterung eines Rohres vorteilhaft
einen aufragenden Kragen, wobei ein Kragen ein Rohrende insbesondere
stutzenartig umfasst.
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Eine
Fügeverbindung gemäß dem Konzept der
Erfindung hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen bei Lötverbindungen
von Rohren am Rohrboden oder von Rohrteilen aneinander.
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Ein
Rohrboden ist bevorzugt an einem Gehäuse des Wärmetauschers
befestigt, wobei das Gehäuse vorteilhaft den Wärmetauscherblock
umgibt und mit Zuführungen für das zweite, die
Rohre umströmenden Fluid versehen ist. So dient ein Rohrboden
der Zuführung des ersten Fluids zu den Rohren separat vom
zweiten Fluid. Die Befestigung eines Rohrbodens am Gehäuse
kann ebenfalls vorteilhaft im Rahmen einer Fügeverbindung
gemäß dem Konzept der Erfindung erfolgen. Ebenso
kann eine Fügeverbindung gemäß dem Konzept
der Erfindung für die Verbindung eines Diffusors am Wärmetauschergehäuse
und/oder am Rohrboden ausgeführt werden.
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Andere – konzeptionell
analog aufgebaute – Wärmetauscher sehen das Fügen,
insbesondere Löten von so genannten Platten vor, um zwischen
den Platten rohrartige Räume zur Führung eines
Fluids zu bilden. Auch solche und andere Lötverbindungen wie
sie bei einem Wärmetauscher anfallen können im Rahmen
des Konzepts der Erfindung ausgeführt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise
maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung,
wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder
leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen
der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen
Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass vielfältige Modifikationen und Änderungen
betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform
vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee
der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung
können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem
fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei
der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen
offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht
beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten
und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt
auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im
Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand.
Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten
Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar
und beanspruchbar sein.
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Im
Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
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1:
eine konstruktive Ausführung einer Fügepassung
zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil bei einem
Fügebauteil gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung vor dem Fügevorgang;
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2:
die Fügeverbindung der 1 nach dem
Fügevorgang;
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3:
die Fügeverbindung der 1 vor dem
Fügevorgang in einer Draufsicht;
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4:
beispielhafte Fügebauteile für einen Wärmetauscher
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform – in
Ansicht (A) eine aus zwei Rohren bestehendes Bauteil – in
Ansicht (B) ein aus einem Rohr und einem Rohrboden bestehendes Bauteil.
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Die 1 zeigt
schematisch ein Fügebauteil 10 einer besonders
bevorzugten Ausführungsform gemäß dem
Konzept der Erfindung mit einem ersten Bauteil 1 und einem
zweiten Bauteil 2. Das Fügebauteil 10 ist
vorliegend in einem Zustand vor dem Fügen gezeigt. Der
Zustand des Fügebauteils 10 nach dem Fügen
ist als Fügebauteil 10' in 2 gezeigt.
Das Fügebauteil 10, 10' ist in einer
querschnittlichen Draufsicht in 3 gezeigt.
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Vorliegend
umgibt das erste Bauteil 1 das zweite Bauteil 2 umfänglich
im Bereich B der Fügeverbindung. Das erste Bauteil 1 ist
vorliegend stutzenartig ausgebildet während das zweite
Bauteil 2 in Form eines Rohres gebildet ist, das mit einer
Fügepassung 3, welche im Weiteren näher
erläutert wird, in das erste Bauteil eingesetzt ist. Die
Fügepassung 3 ist vorliegend durch einen Formverlauf
nur des ersten Bauteils 1 ausgebildet, d. h. konkret durch Bearbeitung
des distalen Endes im Innenbereich des stutzenartigen ersten Bauteils 1.
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Dazu
weist das stutzenartige erste Bauteil 1 vorliegend in Fortsetzung
der Stutzenwand 5 einen am distalen Ende angeordneten Stutzenkragen 7 mit im
Vergleich zur Stutzenwand 5 verringerter Wandstärke
D auf. Die Wandstärke D wird dabei kurz vor dem endgültigen
Ende 9 des Stutzenkragens 7 angenommen, nämlich
an der mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Stelle.
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Zum
distalen Ende hin jenseits der Stelle 11, folgt eine die
Wandstärke des Stuzenkragens 7 wieder verjüngende
Anfasung 13. Die Anfasung 13 hat unter anderem
die Wirkung, dass das rohrförmig gebildete zweite Bauteil 2 ohne
größere Probleme, gegebenenfalls selbstjustierend,
in das stutzenartige erste Bauteil 1 eingesetzt werden
kann. Darüber hinaus öffnet die Fase 13 einen
Abstandsraum zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten
Bauteil 2, welcher gegebenenfalls zur Aufnahme von überschüssigem
Lot der vorliegend als Lotverbindung gebildeten Fügeverbindung
im Bereich der Fügepassung dienen kann.
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Dem
proximalen Bereich des ersten Bauteils 1 vor der Stelle 11 zu
verjüngt sich ebenfalls die Wandstärke des Kragens 7 von
dem größten Wert D bis hin zu einem kleinsten
Wert d. Der kleinste Wert d wird kurz vor dem Grund G angenommen,
welcher stufenartig zwischen der Wandstärke des Stutzenkragens 7 und
der dickeren Stutzenwand 5 des ersten Bauteils 1 überleitet.
Der Übergang zwischen dem Grund G und dem Bereich der minimalen
Wandstärke d des Stutzenkragens 7 wird durch einen
vorliegenden Innenradius R im proximalen Bereich der Fügepassung 3 gebildet.
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Damit
ist vorliegend zur Ausbildung der Fügepassung 3 am
ersten Bauteil 1 eine Hinterschneidung ausgeführt,
welche – durch Verringerung der Wandstärke D des
Stutzenkragens 7 zur Wandstärke d des Stutzenkragens 7 – vom
distalen Ende zum proximalen Bereich des ersten Bauteils 1 zunehmend
ausgestaltet ist; mit anderen Worten nimmt die Hinterschneidung
zu während die Wandstärke abnimmt. Dieser so ausgebildete
Formverlauf am Stutzenkragen 7 des ersten Bauteils 1 führt
zur Ausbildung eines ersten Bereichs B1, der dazu geeignet ist, das
zweite rohrförmige Bauteil 2 im stutzenartigen ersten
Bauteil 1 bereits vor einem Fügevorgang, vorliegend
einem Lötvorgang, mechanisch zu fixieren. Gegebenenfalls
kann der erste Bereich B1 auch lotplatiert sein. Diese Maßnahme
der zuvor ausgeführten konstruktiven Gestaltung des Formverlaufs
am ersten Bauteil 1, d. h. am Stutzenkragen 7,
hat den wesentlichen Vorteil, dass zusätzliche Fixiermaßnahmen
zum Halten des ersten Bauteils 1 und zweiten Bauteils 2 vor
dem Lötvorgang praktisch entfallen können. Dennoch
ist durch die zuvor beschriebene Anfasung 13 gewährleistet,
dass das zweite Bauteil 2 problemlos selbstjustierend in
das erste Bauteil 1 eingesetzt werden kann.
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Die
zuvor beschriebene Fügepassung 3 ist darüber
hinaus konstruktiv derart ausgebildet, dass in einem zweiten Bereich
B2 ein Spalt ausgebildet ist, der sich vom proximalen Bereich zum
distalen Ende des ersten Bauteils 1 hin verjüngt.
Vorliegend verjüngt sich der Spalt 15 im zweiten
Bereich B2 kontinuierlich. Der Spalt 15 ist vorliegend
mit einem Maß von im Mittel 0,1 mm gebildet und erlaubt
so eine besonders gute durch die kontinuierlich verjüngende Form
noch verstärkte Kapillarwirkung zur Aufnahme eines Lots.
Ein Lotvorrat ist vorliegend im dritten Bereich B3 als Lotdepot
ausgebildeten Abstandsraum angeordnet. Das Lot 17 ist vorliegend
in Form eines Lotrings gebildet. Das Lot 17 ist vorliegend
insbesondere an dem Übergangs-Innenradius R angeordnet. Dies
hat den wesentlichen Vorteil, dass bei Aufschmelzen des Lots 17 die
Adhäsionskräfte des Lots durch Ausbildung des
an die Lotform angepassten Innenradius R weitgehend verringert sind,
so dass sich eine durch den Spalt hervorgerufene Kapillarwirkung optimal
entfalten kann. Mit anderen Worten sind etwaige Adhäsionskräfte
im Vergleich zu Kapillarkräften vergleichsweise gering
gehalten bei der vorliegenden konstruktiven Ausführung
der Fügepassung 3.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, führt die Ausbildung
der Hinterschneidung mit einem Winkel α im Bereich von
etwa 30° zusammen mit einem Innenradius von etwa 3 mm zu
einer besonders bevorzugten Lötverbindung zwischen dem
ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2.
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Grundsätzlich
kann bei anderen Ausführungsformen eine Spaltgröße
von im Mittel im Bereich zwischen 0,05 mm bis 0,15 mm ausgeführt
werden. Ein Innenradius R kann beispielsweise auch in einem Bereich
zwischen 2 mm und 10 mm ausgeführt werden. Der Winkel α der
Hinterschneidung zur Ausbildung der Fügepassung 3 kann
in einem Bereich zwischen 10° und 45° vorteilhaft
gewählt werden. Letztendlich wird eine Auswahl der zuvor
genannten Parameter in Abwägung der Wandstärken der
zu fügenden Bauteile 1, 2 und der damit
notwendigen Stärke einer Lötverbindung ausgewählt.
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Darüber
hinaus weist das erste Bauteil 1 im weiteren axialen Verlauf
zum proximalen Bereich hin eine in der Wand 5 eingebrachte
Sperrnut 14 auf. Die Sperrnut 14 dient – ganz ähnlich
wie die Fase 13 am distalen Ende – im proximalen
Bereich des ersten Bauteils 1 zur Aufnahme von überschüssigem
Lot oder anderem Flussmittel. Dadurch wird ein Eintreten überlaufenden
Lots in den Strömungskanal 25 im Innenraum des
ersten und zweiten Bauteils 1, 2 verhindert. Ein
Strömungsquerschnitt 25 wird also durch die Sperrnut 14 möglichst
optimiert. Andere hier nicht gezeigte Ausführungsformen
können darüber hinaus die Sperrnut 14 und/oder
die Fase 13 konstruktiv variieren. Ebenso kann bei anderen
Ausführungsformen auch mehr als eine Sperrnut 14,
beispielsweise hintereinander oder vergrößert
ausgeführt werden.
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Bei
der hier vorliegenden Ausführungsform eines Fügebauteils 10, 10' ist
zusätzlich eine besonders gute Lötverbindung dadurch
gewährleistet, dass, wie aus 3 ersichtlich
ist, in einer quer zur Bauteilerstreckung liegenden Schnittebene
das erste Bauteil 1 einen polygonalen Innenquerschnitt 19 aufweist – und
damit eine unrunde Form, im Vergleich zur runden Form des zweiten
Bauteils 2 an dessen Außenquerschnitt. Somit werden
Eckbereiche 21 der polygonalen Form 19 und die
Eckbereiche 21 verbindende Streckenbereiche 22 der
polygonalen Form ausgebildet. Die Eckbereiche 21 sind beabstandet von
der runden Form des Außenquerschnitt des zweiten Bauteils 2 und
bilden so bei dieser Ausführungsform vorteilhafte achswärts
verlaufende linienförmige Lotkapillare 23. In
den linienförmig achswärts verlaufenden Lotkapillaren 23 ist
die Kapillarwirkung auf das Lot 17 ganz erheblich erhöht.
Dies führt zu einer besonders guten Meniskusausbildung
und vor allem vorteilhaft großen Steighöhe des
Lots 17 in den Lotkapillaren 23. Die vorliegende
Lötverbindung wie sie in der Ausführungsform der 1 bis 3 gezeigt
ist, eignet sich damit vor allem für vergleichsweise langachsige
Verbindungsbereiche B eines Fügebauteils 10, 10'.
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Darüber
hinaus dienen die Streckenbereiche 22 aufgrund ihrer Anlage
am ersten und zweiten Bauteil 1, 2 dazu, das erste
und zweite Bauteil 1, 2 bereits vor dem Fügen
mechanisch aneinander zu halten bzw. zu fixieren.
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Insgesamt
wird eine im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verbesserter
Halterung eines ersten und zweiten Bauteils 1, 2 bei
einem Fügebauteil 10, 10' vor und nach
dem Fügen erreicht.
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4 zeigt
in Ansicht A eine erste Möglichkeit einer Ausführung
eines Fügebauteils 10, 10' – hier
in Form einer Rohrverbindung 20, bei dem das erste Bauteil 1 und
das zweite Bauteil 2 jeweils in Form eines Rohres gebildet
ist.
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Ansicht
B der 4 zeigt nur eine zweit Möglichkeit einer
Ausführung eines Fügebauteils 10, 10' – hier
in Form einer Lötverbindung zwischen einem das erste Bauteil 1 bildenden
Rohrboden und das zweite Bauteil 2 bildenden Rohr.
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Bei
den Figuren wurden für gleiche Teile bzw. Teile gleicher
Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung ein Fügebauteil 10, 10' mit
wenigstens einem ersten Bauteil 1 und einem zweiten Bauteil 2,
die im Bereich B einer Fügeverbindung mit einer Fügepassung 3 aneinander
gefügt sind, wobei das erste Bauteil 1 das zweite
Bauteil 2 wenigstens im Bereich B der Fügeverbindung überlappt
und die Fügepassung 3 durch einen Formverlauf
wenigstens eines der Bauteile 1, 2 ausgebildet
ist, wobei das wenigstens eine Bauteil 1, 2 zur
Ausbildung der Fügepassung 3 eine Hinterschneidung
aufweist, die vom distalen Ende zum proximalen Bereich des wenigstens
einen Bauteils 1, 2 zunehmend ausgestaltet ist.
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- 1
- erstes
Bauteil
- 2
- zweites
Bauteil
- 3
- Fügepassung
- 5
- Stutzenwand
- 7
- Stutzenkragen
- 9
- endgültiges
Ende
- 11
- Stelle
- 13
- Anfasung
- 14
- Sperrnut
- 15
- Spalt
- 17
- Lot
- 19
- Innenquerschnitt
- 20
- Rohrverbindung
- 21
- Eckbereiche
- 22
- Streckenbereich
- 23
- Lotkapillare
- 25
- Strömungskanal,
Strömungsquerschnitt
- 10,
10'
- Fügebauteil
- B
- Bereich,
langachsige Verbindungsbereiche
- B1
- erster
Bereich
- B2
- zweiter
Bereich
- B3
- dritter
Bereich
- D
- Wandstärke
- D
- größter
Wert
- d
- kleinster
Wert
- G
- Grund
- R
- Innenradius
- α
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1365121
B1 [0004]
- - DE 67120448 [0004]
- - DE 102004038099 A1 [0005, 0006]
- - EP 0422612 B1 [0007]