DE3028096A1

DE3028096A1 - Anpassungsverfahren eines metallrohres insbesondere fuer waermetauscher u.dgl.

Info

Publication number: DE3028096A1
Application number: DE19803028096
Authority: DE
Inventors: Pierre Charles Collgon
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-02-12
Also published as: SE8005215L; AR223055A1; CS225142B2; NL8004318A; ES493722A0; IT8068172A0; RO81367A; FR2462214A1; GB2055064A; JPS5626646A; HK16484A; IT1175265B; FR2462214B1; GB2055064B; PL225903A1; ES8107061A1; BR8004636A; RO81367B; AU6077980A

Description

VALEO, 64, avenue de la Grande-Armee, F-75017 Paris

Anpassungsverfahren eines Metallrohres insbesondere für Wärmetauscher und dgl.

Die Erfindung betrifft ein Anpassungsverfahren eines Metallrohres insbesondere für Wärmetauscher, wie z.B. für einen Radiator, der am Kühlkreis eines Kraftfahrzeugmotores vorgesehen ist oder ein Austauscher innerhalb einer Heizeinrichtung und/oder einer Klimatisierungsanlage im Führerraum eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Rohr, das man durch dieses Verfahren herstellt.

Dieses Verfahren läßt sich im speziellen auf Rohre anwenden, die mit kleinen Flügeln (Rippen) oder anderen Mitteln für einen Wärmeaustauscher mit der Außenluft versehen sind und in denen ein flüssiges oder gasförmiges Wärme- oder Kühlmedium zirkuliert und dessen Endstücke (Rohre), um die Zirkulation des flüssigen bzw. gasförmigen Stoffes zu gewährleisten, in wenigstens eine Sammelkammer mündet, die ein Wasserbehälter und ein Sammelbehälter mit einer mit Löchern versehenen

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Platte zum Dichten einführen der Rohrenden in die Kammern begrenzt.

Bei den bekannten Wärmetauschern dieser Art haben Rohre und die Löcher der Platte einen kreisförmigen Durchmesser, um das Einpassen der Rohrenden in die Löcher der Platten zu erleichtern. Man kennt auch Rohrbündel, deren Rohre einen länglichen Querschnitt (Durchmesser)" aufweisen, um die Luft an der Kontaktfläche mit der Luft, die sie antreibt, anzureichern, ohne den aerodynamischen Widerstand des Austauschers zu vergrößern.

Um das Einpassen derartiger Rohre in Platten mit runden Löchern zu erreichen, muß man die Enden der Rohre angleichen, um sie von einem länglichen in einen kreisförmigen Querschnitt überzuführen.

Ein derartiges Anpassen von Rohrenden ist auch in anderen Bereichen wünschenswert z.B. wenn die Rohre durch Schweißen oder durch Schraubverbindungen mit anderen Rohren vereinigt werden sollen, die eine runde Öffnung aufweisen, wie das z.B. bei Verdampfapparaten (Evaporatoren) der Fall ist.

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Die Anpassungsverfahren, die bis jetzt bekannt sind, haben jedoch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Insbesondere kann kein Rohrende mit runder öffnung hergestellt werden, dessen Rand und (äußere) Oberfläche ausreichend exakte, geometrische Eigenschaften aufweisen, um eine Einpassung in ein anderes Rohr oder ein völlig dichtes Einpassen in eine Platte mit Löchern zu ermöglichen, und zwar mit ebenso einfachen und wirkungsvollen Mitteln, wie bei Rohren, die auf ihrer gesamten Länge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Anpassungsverfahren eines Rohrendes, um es von einem länglichen Querschnitt (z.B. ovalen oder elliptischen Querschnitt oder dgl.) in einen runden Querschnitt zu überführen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt wird, und zwar mit Hilfe eines Dornes (Werkzeuges), dessen zylindrischer Körper einen runden Querschnitt aufweist, und zwar mit dem selben Durchmesser, der für den inneren Durchmesser des Rohres benötigt wird; dieser Dorn wird in das Rohrende eingetrieben.

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Ein weiteres Charakteristikum der Erfindung besteht in der Tatsache, daß der durchschnittliche Umfang des so erhaltenen runden Endes größer ist als des durchschnittlichen ümfanges des länglichen Schnittes zum Ausgangspunkt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der äußere Durchmesser des neu erhaltenen kreisförmigen Rohrendes geringer als das größte äußere Quermaß der länglichen öffnung (Längsachse).

Der beim erfindungsgemäßen Arbeitsvorgang verwendete Dorn ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen Führungskopf trägt zum Einführen in das Rohr mit länglicher (z.B. ovaler oder elliptischer) öffnung, der ein Zwischenstück aufweist, dessen Form und öffnungsweite sich kontinuerlich zwischen Kopfteil und Körper verändert (in Anpassung an die Form, die das Rohr erhalten soll).

Es ist festgestellt worden, daß, wenn man die, wie in oben beschriebener Weise, mit dem genannten Dorn arbeitet, man durch ein einziges Verfahren (einen einzigen Arbeitsgang) bzw. durch die Einwalzung einer Röhre zu einem Rohr gelangt, dessen Körper für einen günstigen Wärmeausrausch die gewünschte längliche Form beibehalten hat. und dessen. Endstück eine rundgeformte Manie1-

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fläche hat, die exakt genug ist, um das Einpassen in eine mit Löchern versehene Platte mit einer ebenso guten Abdichtung zu ermöglichen, wie ein Rohr, das auf seiner gesamten Länge rund ist, und das, selbst wenn es starken Belastungen ausgesetzt ist, wie z.B. jenen, die sich aus Druckschwankungen oder Erschütterungen bzw. Druckunterschieden der Flüssigkeit ergeben und die für die Abdichtung schädlich sein könnten (z.B. Belastungen, denen ein Wärmeaustauscher in einem Kraftfahrzeug durch Schwingungen usw. ausgesetzt ist).

Das Abdichten ist umso besser gewährleistet, je größer im Verlauf des Verfahrens, das einwalzen der Rohre darstellt, die Dehnung des Umfanges der Rohröffnung ist; diese sollte vorzugsweise 1% betragen; jedoch darf nicht die

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Grenze überschritten werden, die durch die Elastizität des Rohrmetalls gegeben ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und Beschreibung, und zwar zeigt:

Fig. 1 ein Werkzeug, das für das Verfahren benötigt wird, Fig. 1a einen Schnitt entlang der Linie Ia-Ia nach Fig. 1,

Fig. 2 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang der Linie II-II des Werkzeuges nach Fig. 1 im Verlauf eines ersten Anpassungsabschnittes,

Fig. 3 eine Schnittansicht in größerem Maßstab entlang der Linie III-III des Werkzeuges nach Fig. 1 im Verlauf eines zweiten Anpassungsabschnittes,

Fig. 4 eine Schnittansieht in größerem Maßstab entlang der Linie IV-IV des Werkzeuges gemäß Fig. 1 im Verlauf eines letzten Anpassungsabschnittes,

Fig. 5 den Teil eines Schnittes durch einen Wärmetauscher und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI nach Fig.

Unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 5 sieht man, daß, aus-/2, gehend von einem Rohr 1 mit ovalem Querschnitt/die eine

große Achse 3 und eine kleine Achse 4 vorgesehen ist; das in Fig. 1 dargestellte ¥erkzeug 5 ermöglicht es, das Rohrende so zu verformen (anzupassen), daß es einen

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runden Querschnitt^Fig. 4) erhält mit einer Achse 7, die mit jener Achse 3 vom ovalen Rohrquerschnitt, aus dem sie hervorgegangen ist, übergeht. Das Werkzeug 5 trägt ein Kopfteil 8, dessen Schnitt die Form eines kurvitinearen (krummlinigen) Vierecks hat (z.B. ähnlich einer Ellipse bzw. ovalähnlich)j das aus dem gemeinsamen ovalen Teil 2 und dem Kreis 6 besteht und das von zwei Kreisbögen 9 und 10, die symmetrisch zur kleinen Achse 4 gelegen sind, sowie von zwei ovalen Bögen 11 und 12, die symmetrisch zur großen Achse 3 liegen, begrenzt wird (das Werkzeug geht also im Verlauf seiner Länge von einem ovalen (oder etwa ovalen) Querschnitt in einen kreisförmigen Querschnitt über).

Das Werkzeug besteht aus einem zylindrischen Körper 13 mit runder Querschnittsfläche, dessen Durchmesser dem für die innere, kreisförmige Oberfläche des Rohrendes 6-gewünschten Durchmessers entspricht, der sich mit dem Kopfstück 8 durch ein Zwischenstück (Übergangsteil) 14 verbindet, dessen Querschnitt sich fortschreitend bis zur Kreisform verändert.

Dieses Zwischenstück 14 hat im Querschnitt die Form eines kurvilinearen Vierecks mit den beiden Seiten 9a und 10a, die den Seiten 9 und 10 entsprechen, d.h. die sich an/auf dem selben Zylinder befinden und zweiande-

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ren Seiten 16, 17, die gekrümmt, vorzugsweise bogenförmig sind, die an der Unterseite dieses Zwischenstückes den Seiten 11 und 12 entsprechen (Fig. 2) und auf der oberen Seite des Zwischenstückes den Kreisbögen 6- entsprechen, die außerhalb der ovalen Öffnung 2 liegen.

Das Werkzeug 5 weist nun auf seiner gesamten Länge zwei Zylinderteile auf, die symmetrisch sind bezüglich der meridionalen Ebene, die durch die Achse 4 läuft und zwischen diesen Zylinderteilen mit runder Schnittfläche 2 (weitere) Teile, die symmetrisch bezüglich der meridionalen Ebene sind, die durch die Achse 3 läuft und von denen eine jede im Zwischenstück 14 eine Schulter 18, 19 (Fig. 1) aufweist.

Das Werkzeug bzw. der Dorn 5 wird mit seinem Kopfstück 8 in den Teil des Rohres mit länglicher Querschnittsfläche eingebracht. Dieses Kopf-stück 8 verändert die Form des Rohres noch nicht (weil es gleich geformt ist). Wenn das Zwischenstück 14 auf das Rohrende wirkt, wird zunächst seine Form fortschreitend verändert, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Nachfolgend wird das Rohrende in die runde Form übergeführt, die in Fig. 4 gezeigt ist (also sobald das Körperteil 13 in das Rohr eingeführt wird). Das Kopfteil 8 dient als Führung des Domes in dem Rohr. Der Um-

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fang der durchschnittlichen Strecke des Endstückes 6 mit runder Schnittfläche ist größer als der Umfang der durchschnittlichen Strecke der ovalen Schnittfläche 2. Es ist festgestellt worden, daß die Dichtung von Wärmetauschern mit Rohren von ovalem Querschnitt und runder Öffnung nicht so zufriedenstellend gesichert ist, als wenn die Verformung ihrer Enden durch Ausdehnung, d.h. durch eine Vergrößerung ihres Umfanges erfolgt wäre.

Eine Vergrößerung des durchschnittlichen Umfanges am Endteil des größeren Rohres um mindestens Λ% gegenüber dem durchschnittlichen Umfang des ovalen Schnittes, ohne daß dabei die Dehnungsgrenze des Metalls, aus dem das Rohr hergestellt ist, überschritten wurde, hat zu guten Ergebnissen geführt.

Der Vorgang wird vorzugsweise gleichzeitig an beiden Rohrenden aller Rohre, an denen kleine Flügel bzw. Rippen 22.., 22„, 22_, etc. befestigt sind, durchgeführt.

Man sieht ebenfalls vor, daß der Durchmesser der äußeren Schnittfläche eines auf diese Weise verformten Rohres geringer ist, als die Länge der großen Achse der anderen Schnittfläche bezogen auf den Ausgangspunkt, so daß die Schultern 20/21 (Fig. 4 und 6) angebracht werden, die Anschläge für einen kleinen Flügel (Rippe) 22.. bilden,

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den die Wand des Rohres durchdringt (das Rohr ist durchgeführt bzw. die Rippen angesetzt).

Es ist ebenfalls von Interesse, die Länge des Zwischenstückes 14 des Dornes zu begrenzen, so daß das entsprechende Zwischenstück 23 des Rohres sich nicht auf eine . zu große Länge erstreckt, die die Länge des Wärmetauschers nur unnötig vergrößern würde.

Es ist jedoch festgestellt worden, daß diese Länge 1 einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreiten darf, was es notwendig macht, ein Füllstück 24 zwischen dem letzten kleinen Flügel 22- des Bündels und der Kante 34 eines Sammelkörpers 25 (Sammler) oder einer Platte mit runden Löchern 26, vorzusehen.

Diese Löcher bzw. Bohrungen 26 sind an der Außenseite der Sammelkammer 36 von zylindrischen Rändern 26a begrenzt.

Der Sammler 25 ist auf der Innenseite der Kammer 36 von einer Scheibe oder einer Platte 27 aus gummiartigem (oder ähnlichem) Material abgedeckt, das Löcher 28 entsprechend der Löcher 26 aufweist, und das von Stutzen (Buchsen) 29 begrenzt wird, die einen Teil der Platte 27 bilden und aus einem kurzen Teil 30, das in Richtung

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zum Kammerinneren 36 weist und einen längeren Teil 31, das in die Ränder 26a eingeführt ist, besteht, und von einer Wulst begrenzt wird, die für die Verbindung mit Teil 31 einen Absatz 33 vorsieht, der sich an die Schnittfläche des äußeren Randes 26a anlegt.

Die Kante 34 der Metallplatte 25, die gegenüber der Kammer 36 vorsteht, bildet den Boden einer Fuge, die einen Rand bzw. Zwischenraum 35 der Platte 27 enthält.

Das Montieren des Sammlers 25, der von der Platte 27 abgedeckt wird, an das gesamte System, das vor den Rohren mit kleinen Flügeln, die auf das Rohr aufgesetzt sind, gebildet wird, wird nach der Verformung der Rohrenden vorgenommen; diese Enden dringen dabei durch die öffnung 28 derPlatte 27 dadurch ein, daß man sie mit Vorspannung in die Stutzen 29 einbringt, deren Durchmesser der inneren Oberfläche in nicht zusammengezogenen Zustand geringer ist als der Durchmesser der äußeren Oberfläche der Rohrenden.

Nach diesem Vorgang sind die runden Enden auf einem Teil der Länge erneut der Einwalzung eines Rohres unterworfen, um erneut ihren Durchmesser zu vergrößern, und zwar so weit bzw. stark, daß der Durchmesser einer äußeren Oberfläche größer ist als der Durchmesser der anderen Oberfläche des Randes (Kragen) 26a.
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Die Endstücke 6 sind somit in zwei Teile von kreisförmigem Schnitt geteilt, das eine 6b mit kleinerem Durchmesser, das unmittelbar den Körper des Rohres verlängert und das andere 6c mit größerem Durchmesser, das den freien Rand bildet. Die Schulter 6d zwischen diesen Teilen 6b und 6c trägt zur Stabilität (Festigkeit) zwischen den Rohren mit dem Sammelbehälter bei.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann selbstverständlich auch in Fällen angewandt werden, bei denen die Abdichtung der Rohrenden auf gleicher Höhe mit dem Sammler nicht durch eine einzige Dichtungsscheibe, sondern durch eine Vielzahl von Dichtungsscheiben gesichert ist.

Das beschriebene Verfahren kann auch in Fällen angewandt werden, wenn die Einführung der Rohre in das bzw. in die Dichtungsscheiben in der Höhe des Sammlers durch ein Einsteckende gewaltsam bewirkt wird.

Die Anpassung der Rohrenden mit länglicher Öffnung gemäß der Erfindung sichert auch die Abdichtung in Höhe des Sammlers, weil keine Dichtungsscheiben verwendet werden, d.h. weil die Rohrenden in direktem Kontakt mit dem Metall der Lochplatte stehen.

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Wenn man eine ausreichend exakte runde Form durch das vorbeschriebene Verfahren herstellt, so wird dadurch auch die Verbindung eines Rohrendes mit anderen runden Rohren durch Verschraubung bzw. Verschweißung vereinfacht, wie dies z.B. bei Verdampfapparaten der Fall ist.

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Ergänzungsblatt

Die hier zu lösende Aufgabe ist u.a. darin zu sehen, Rohre mit einem Durchmesser, der von der runden Querschnittsform abweicht (z.B. oval, elliptisch usw. ist) in eine kreisrunde Querschnittsform zu überführen (um sie z.B. in die Platte eines Sammlers mit kreisrunden Durchbrüchen einsetzen zu können).

Für den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 wird folgende Fassung vorgeschlagen:

"gekennzeichnet durch ein dornförmiges Werkzeug (5), das an einem Ende kreisrunde Querschnittsform und am Gegenende (Kopfteil (8)) eine von der kreisrunden Querschnittsform abweichende Querschnittsform aufweist (= Querschnittsform, die der lichten Weite des Rohrstückes entspricht, in das der Dorn einzutreiben ist)."

Der Anspruch 2 könnte folgenden Wortlaut haben: "gekennzeichnet durch ein Mittelteil (Zwischenstück (i4)) am dornförmigen Werkzeug (5), das kontinuierlich von einem nicht kreisrunden Durchmesser in einen fast kreisrunden Durchmesser übergeht."

Zur Fig. 3 sollte folgende Ergänzung eingefügt werden: "In Fig. 3 ist gezeigt, wie beim Eintreiben des dornför-

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migen Werkzeuges 5 die Rohrverformung einleitend und primär durch das Zwischenstück 14 erfolgt, nämlich von der
anfänglich z.B. ovalen Querschnittsform 16/17 allmählich in Richtung bis fast zur kreisrunden Querschnittsform 9a/ 10a, ohne die endgültige kreisrunde Form zu erreichen,
denn dies besorgt der zylindrische Teil 13 (=6 in Fig. 4) des Werkzeuges 5.

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Claims

Patentansprüche

M. !verfahren, um das Endstück eines Metallrohres mit länglichem insbesondere ovalem Querschnitt anzupassen, für einen Wärmetauscher wie z.B. ein Radiator für die Motorenkühlung eines Kraftfahrzeuges oder einen Wärmetauscher für eine Heiz- oder Klimaanlage usw. ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung in einem einzigen Arbeitsgang mit Hilfe eines Domes (Werkzeuges) durchgeführt wird, dessen zylindrischer Körper einen runden Querschnitt aufweist, dessen Durchmesser dem für die innnere Oberfläche des für das Rohrende gewünschten Durchmessers entspricht und der in das Rohrende getrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche (mittlere) Umfang des neuen Endstückes mit rundem Durchmesser größer ist als der durchschnittliche Umfang des länglichen Schnittes vom Ausgangspunkt.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch, gekennzeichnet, daß der Durchmesser der äußeren Oberfläche des neuen Endstückes mit rundem Querschnitt kleiner ist als die größte äußere Querlinie (Längslinie) der länglichen Schnittfläche.
4. Dorn insbesondere nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß er einen Führungskopf zum Eindringen in das länglich offene (ovale) Rohr ■ tragt, der mit einem zylinderförmigen Körper mit rundem Querschnitt durch ein rundes Zwischenstück (etwa Rechteckform mit kurvenförmig verlaufenden Seiten) verbunden ist, dessen Form und öffnungsweiten sich kontinuierlich zwischen Kopfstück und Körper verändern.
5. Dorn nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskopf i.w. oval ist, entsprechend dem gemeinsamen Teil bei Aufriß auf eine Ebene, die rechtwinklig zur Achse des Rohres verläuft, von dem die mittleren Teile des Körpers eine längliche Schnittfläche (etwa Rechteckform, mit kurvenförmig verlaufenden Seiten) und die Bndteile eine runde Schnittfläche aufweisen.

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6. Rohr für Wärmetauscher mit einem Mittelteil, dessen Schnittfläche länglich, vorzugsweise oval ist und wenigstens ein Endstück mit runder Schnittfläche, das in dem Verfahren gemäß Anspruch 1 angepaßt wurde,

dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Umfang der runden Querschnittsflache des Enfetückes größer ist als der durchschnittliche Umfang der länglichen Schnittfläche.
7. Rohr nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der äußeren Oberfläche des Endstückes kleiner ist als die größte Querabmessung des Mittelteiles des Rohres.
8. Wärmetauscher mit Rohren, die nach dem Verfahren der vorherigen Ansprüche hergestellt werden und in denen eine Flüssigkeit zum Erwärmen oder Abkühlen fließt, mit Rohren, an denen kleine Flügel oder gleichwertige Mittel für einen Wärmeaustausch mit einem zweiten Medium z.B. Außenluft angebracht sind, deren Endstücke abgedichtet|durch eine Platte mit runden Löchern sind oder einen Sammler bilden, die eine Sammelkammer mit einem Wasserbehälter begrenzen, wobei die Sammelkammer dazu angebracht ist, daß das Wasser, das aus bestimmten Rohren ausfließt, in andere Rohre gelangt,

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und daß die Platte gegenüber dieser Kammer eine vorspringende Kante aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre ein Mittelteil mit länglicher vorzugsweise ovaler Querschnittsfläche und ein Endteil mit runder Querschnittsfläche aufweisen, welche abgedichtet durch die mit Löchern versehene Platte geführt sind, diese Kante (Rand) dieser Platte durch das Dazwischenschieben einer Platte gegen einen kleinen Flügel dder Gleichwertiges gedruckt wird.

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