Nicht Iösbare Verbindung zwischen einem Rohr und einem andern Körper und Verfahren zur Herstellung der Verbindung. Die Erfindung betrifft eine nicht lösbare Verbindung zwischen einem Rohr und einem andern Teil, der von verschiedener Art, z. B. eine Muffe zum Anschluss an ein zweites Rohr, ein zweites Rohr, eine Platte oder dergleichen, sein kann.
Die Erfindun ermöglicht insbesondere die eD Herstellun- einer gas- und flüssigkeitsdiehten Verbindung zwischen einem dünnwandigen Rohr und einem andern Teil, z. B. zwischen einem Verteilerrohr und einem Sammelrohr eines Heizkörpers. Die Erfindung eignet sieh insbesondere für Verbindungen zwischen einem Rohr und einem andern Bestandteil von Heiz- Körpern aus Aluminium.
Bei Anwendung dieses Metalles ergibt sieh der Vorteil der Herstellung der Verbindung auf kaltem Wege, da sieh Alu minium im kalten Zustand durch Pressen ver formen lässt, so dass das Material sieh zur Her stellung einer gas- und flüssigkeitsdichten Ver bindung durch. Stauchen in allen Fällen gut eig-Iiet, wo eine Sehrauben- oder Nietverbin dung oder eine Verbindung mittels Schwei- I.')ens oder Lötens wegen der dünnen Rohr wand nicht in Frage kommt.
Es sind Verbindungen zweier Rohrenden bekannt, bei welchen das eine Rohrende mit dein andern Rohrende durch Einstauchen eines zwischen den beiden Rohrenden liegen den 31etallkörpers verbunden ist. Hierbei ist \-oii den beiden ineinanderliegenden Rohr enden das äussere Rohrende aufgeweitet, das innere Rohrende hingegen glatt. Deshalb ist der Widerstand der Verbindung gegen Zug kräfte gering.
Gegenstand der Erfindung ist eine nicht lösbare Verbindung zwischen einem metalli- sehen Rohr und einem metallischen Körper, bei welcher ein vom Rohr aus auf einen grö sseren Durchmesser sich erstreckender Rohr- endteil in einem Hohlraum des mit dem Rohr verbundenen Körpers liegt und die aufein- anderliegenden, dichtenden Flächen des Rohr- endteils und des Körpers durch einen gestaueh- ten Metallteil gegeneinandergedrückt sind.
Der erwähnte Rohrendteil kann durch Auf- weiten des entsprechenden Rohrendes gebildet sein; er kann aber auch ein Aussenflanseh bzw. allgemein ein solcher Teil am Rohrende sein, dessen Durchmesser grösser ist als der Aussendurehmesser des Rohres.
Hiebei kann der zu stauchende Teil entweder als ein sepa rater, vorteilhaft ringförmiger Körper in einen hiezu vorgesehenen Raum zwischen den beiden Teilen der Verbindung eingeführt und dann gestauebt werden, oder aber er wird aus dem mit dem Rohr zu verbindenden Teil, vor teilhaft in einem Arbeitsgang mit dem Stau ehen, zum Teil abgetrennt und an den Rohr- endteil gestaucht.
Einige beispielsweise Ausführungsformen der Verbindung nach der Erfindung sind in den Figuren der anliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen die Fig. <B>1</B> miteinander zu verbindende Teile vor der Verbindung, Fig. 2 dieselben nach erfolgter Verbindung im Längsschnitt, Fig. <B>3</B> die Verbindung zweier Verteiler rohre mit einem Sammelrohr im Schnitt, Fig. 4 die Verbindung eines Verteiler rohres mit einer Wand im Schnitt zeigt; Fig. <B>5</B> zeigt eine andere Ausführungsform einer Verbindung zwischen einem dünnwan digen Rohr und einer Wand;
Fig. <B>6</B> zeigt eine Flanschverbindung, in welcher die Flansehe mit den zugehörigen Rohren gemäss einer Ausführungsform der Erfindung verbunden sind; Fig. <B>7</B> zeigt eine andere Atisführungsform der Verbindung mit einem ausserhalb dem Rohrflansch liegenden gestauehten Körper; Fig. <B>8</B> und<B>9</B> zeigen die Verbindung zweier Rohre, Fig. <B>10</B> und<B>11</B> die eines Rohres mit einer Wand nach einer andern Ausführungsform der Erfindung, im Schnitt;
Fig. 12 bis 14 zeigen die Verbindung zwi- sehen einem Verteilerrohr und einem Sammel rohr im Schnitt, in verschiedenen Abschnitten des Herstellungsverfahrens, Fig. <B>15</B> bis<B>17</B> Verbindungen zwischen einem Rohr und einer Platte, wobei jeweils die linke Seite der Figur den Zustand vor, die rechte Seite nach dem Stauchen im Schnitt zeigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. <B>1</B> und 2 ist jedes der beiden Rohre 12 mit einem ihnen gemeinsamen metallischen Zwischen- stüek <B>11</B> dadurch verbunden, dass das Rohr ende in einer Ausnehmung des Zwischenstük- kes durch einen in die Ausnehmung einge- stauehten ringförmigen Körper<B>17</B> festgehal ten ist. In dem Zwischenstliek <B>11</B> ist für jedes Rohrende eine Ausnehmung <B>13</B> bzw. 14 vor gesehen.
Die Trennwand zwischen den beiden Ausnehmungen <B>13</B> und 14 ist mit einer Durch- breehung <B>15</B> versehen, deren Durchmesser gleich dem Rohrinnendarchmesser, jedoch kleiner als der Durchmesser der beiden be sagten Ausnehmungen ist, so dass im Innern des Zwisehenstüekes eine Schulter<B>16</B> züm Stützen der Rohrflansehe <B>1.0</B> frei bleibt.
Die linke Ausnehmung 13 hat eine zylindrisehe, die rechte Ausnehmung 14 eine sieh nach aus wärts koniseh verjüngende Form. Der engste Querschnitt der konisehen Ausnehmung ist jedoch noch immer grösser als der Querschnitt des Plansehes <B>10.</B> Es können auch beide Aus- nehmungen mit gleicher Form, z. B. beide zylindriseh oder beide koniseh, ausgebildet sein.
Zwecks Verbindens der beiden Rohrenden mit dem Zwisehenstüek <B>11</B> werden die Rohr enden in die ihnen zugeordnete Ausnehmung <B>13</B> bzw. 14 eingeschoben, bis die Flansehe <B>10</B> an der Schulter<B>16</B> anliegen, wie es die Fig. 2 zeigt. An jedem der beiden Rohre 12 ist ein ringförmiger metallischer Körper<B>17</B> lose versehiebbar vorgesehen.
Der Aussendureh- niesser der Ringe<B>17</B> ist kleiner als der Durchmesser der Ausnehinungen <B>13</B> und 14, so dass die Ringe<B>17</B> ebenfalls in die ihnen zugeordneten Ausnehmanglen -,geschoben wer den können.
Nach dem Einschieben werden die Ringe mit einem entsprechend geformten Werkzeug in die Ausnehmungen so einge- staueht, dass sie mit ihrer --#lantelfläehe an der Umfangswand der Ausnehmung und mit ihrer einen Stirnseite an dem Flanseh des Rohres dicht aufliegen Lind hierbei den Flanseh gegen die Schulter<B>16</B> pressen. Die innere Mantelfläche des Ringes<B>17</B> legt sieh hierbei fest gegen die Mantelfläehe des Roh res, wobei im Falle eines dünnwandigen Roh res dieses etwas deformiert wird.
Die leichte Deformation des Rohres ist in der Zeichnung in etwas übertriebenem Mass gezeichnet. In den meisten Fällen, z. B. bei Wärmeaustauseh- vorriehtun-en, spielt die geringe Querschnitts- e en verengung keine Rolle. Ist sie aus irgend einem Grunde za vermeiden, so kann man während des StaLiehens des Ringes im Rohr innern einen Einlagedorn vorsehen.
In der in Fig. 2 gezeichneten Verbindung ist der gestauehte, ringförmige Körper<B>17</B> im Raum zwischen dem Rohrende Lind der Wand der Ausnelunung vorgesehen. Der am Rohr ende vorgesehene Aussenflanseh <B>10</B> liegt zwi- sehen dem gestaLiehten Ring<B>17</B> und der Schulter<B>16</B> des Körpers<B>11</B> und gewährleistet eine zugfeste Verbindung zwischen den Teilen <B>11</B> und 12. Eine ähnliche Verbindung zeigt die Fig. <B>3</B> für zwei dünnwandige Verteiler rohre<B>19</B> und 20, die mit einem Sammelrohr <B>18</B> verbunden sind.
Auf der linken Seite der Figur ist das Rohr 20 mit dem Ring<B>17</B> vor der Verbindung, auf der rechten Seite das Rohr<B>19</B> im verbundenen Zustand darge stellt.
Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung auf den Fall, in welchem ein dünnwandiges Rohr 21 mit einer dickeren Platte 22 verbun den werden soll. Die Ausnehmung 14 in der Platte 22 ist koniseh und verjüngt sich nach auswärts. Der Ring<B>17</B> wird in die Ausneh- mung 14, wie oben beschrieben, eingestaucht.
Soll eine Verengung des Rohrquerschnit tes am Rohrende vermieden werden, so kann man dein durch das vorherige Aufweiten des Rohres vorbeugen. Zu diesem Zweck wird das Rohrende in Fig. <B>5</B> entsprechend den strich- liert gezeichneten Linien 24 aufgeweitet, das Rohr '22) in die Ausnehmung eingesetzt und sodann der Ring<B>17</B> eingestaucht.
Das Mass der Aufweitung wird im vornherein so bestimmt, dass nach dem Einstauchen des Ringes, wo bei sieh der am Ring anliegende Teil der Rohr wand deformiert und das aufgeweitete Rohr ende sieh verengt, der kleinste innere Durch- inesser des Rohrendes praktisch dem Durch- iiiesser des nicht deformierten Rohrabschnit tes gleich ist.
Die in Fig. <B>1</B> bis 4 gezeigten Rohrverbin dungen sind unlösbar. Die Erfindung kann jedoch auch bei lösbaren Rohrverbindungen Anwendung finden' und ermöglicht dadurch clie lösbare Verbindung dünnwandiger Rohre, die über ihre ebenfalls dünnwandigen Flan- kn sehen miteinander mit Hilfe von Schrauben, Nieten oder dergleichen nicht verbunden wer den könnten. Zu diesem Zwecke werden gemäss Fi-. <B>6</B> die beiden Rohre<B>26</B> mit<B>je</B> einem Flanseh <B>27</B> in der bereits beschriebenen Weise mit Hilfe von Ringen<B>17</B> unlösbar verbunden.
Die Verbindung der beiden Flansehe <B>27</B> er- fol:,#t unter Zwisehensehaltung eines Dich tungsringes<B>29</B> in der üblichen Weise mittels Schrauben<B>28.</B>
Wenn die Verbindungsstelle auf der Rohr seite aus ir'-endwelchem Grunde für das Press- 0 werkzeug nicht zugänglich ist, so setzt man gemäss Fig. <B>7</B> das Rohr<B>30</B> verkehrt in die Ausnehmung der Wand 22, so dass der Flansch <B>10</B> des Rohres auf seiner Innenseite auf der Schulter<B>16</B> der Wand aufliegt.
Der in die Ausnehmung eingesetzte Ring<B>17,</B> der von oben zugänglich ist, legt sieh auf die Aussen- fläehe des Flansehes <B>10</B> und wird mit einer in Richtung der Pfeile<B>31</B> wirkenden Kraft in die Ausnehmung eingestaucht. Dann sind das Rohr<B>30</B> und der das Rohr an der Wand 22 festhaltende gestauchte Ring<B>17</B> an einander gegenüberl iegenden Seiten des mit dem Rohr <B>30</B> verbundenen Körpers 22 angeordnet. Auch bei diesem Beispiel könnte sich die Ausneh- mung nach aussen koniseh verjüngen.
Fig. <B>8</B> und<B>9</B> zeigen vor und nach der Fertigstellung eine Rohrverbindung ähnlich der gemäss den Fig. <B>1</B> Lind 2, jedoch mit dem Unterschied, dass an Stelle eines besonderen Ringes das aufgeweitete Ende des Rohres durch einen gestauehten Teil des mit dem Rohr verbundenen Körpers festgehalten ist. Zu diesem Zweck wird das ohne Plansch aus gebildete Rohrende<B>3ö</B> konisch aufgeweitet, und in dem. Zwisehenstüek <B>32</B> wird an beiden Seiten eine zur Bohrung -14 konzentrisehe, ringförmige Nut 34 z. B. durch Fräsen aus gearbeitet.
Die Nut 34 ist so ausgebildet, dass das konisch aufgeweitete Rohrende<B>33</B> in die Nut 34 eingesetzt werden kann, wobei die innere Fläche des aufgeweiteten Teils<B>33</B> auf die ebenfalls konische Mantelfläche<B>35</B> der Nut 34 aufliegt. In dieser Lage ragen die das Rohrende überlappenden ringförmigen Teile<B>36</B> des Zwisehenstüekes <B>32</B> unter Frei lassung eines kleinen Spaltes<B>37</B> über das Rohrende, wie es in der Fig. <B>9</B> striehliert dar gestellt ist.
Mit Hilfe<B>je</B> eines ringförmigen Werkzeuges<B>39</B> wird die Verbindung durch Stauchen der überlappenden Teile<B>36</B> herge stellt, wobei ein Teil des die Nut umgebenden Materials gegen das Rohrende gepresst wird. Das Werkzeug<B>39</B> ist ringförmig und ist an der dem Zwisehenstück <B>32</B> zugekehrten Seite mit einer konisehen, sich nach auswärts erwei ternden Kegelfläche 40 ausgebildet,
deren äusserer grösster Durchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser des ungestauchten Zwisehenstückes <B>32.</B> Werden die beiden W erk- zeuge koaxial züi den Rohren in Richtung der Pfeile<B>38</B> gegen das Zwischenstlieh:
<B>321</B> bewegt und gegen dieses gepresst, so werden durch die besagten konisehen Flächen 40 die das Rohr ende überlappenden ringförmigen Teile 36 unter Stauchen gegen die zugehörigen Rohr enden<B>IM</B> gepresst und diese in das Zwischen- stück32festeingespannt. DiesoerhalteneVer- bindLing ist unlösbar zugfest und dicht.
Fig. <B>10</B> und<B>11</B> zeigen die Verbindung zwischen einem dünn-wandigen Rohr 41 und einem plattenförmigen Körper 42 von wesent- lieh grösserer Wandstärke als das Rohr 41. Uni die beiden Körper miteinander züi verbinden, -wird zunächst im Teil 42 konzentriseh zur Bohrung 43 eine Nut<B>52</B> entsprechend der Nut 34 in Fig. <B>8,</B> z.
B. dureh Pressen, her gestellt und das aufgeweitete Rohrende 45 in die Nrut eingesehoben. Nachdem die Platte 42 in Richtung der Pfeile 46 anterstützt ist, -wird ein das Rohr konzentriseh umgebendes muffenförmiges Werkzeug 47 über das Rohr 41 geschoben, dessen vorderes Ende mit einer ringförinigen, im Querschnitt keilförmigen Schneide 48 ausgebildet ist.
Hiebei steht, die äussere, zvjindrische Fläche 49 desWerkzeuges 47 senkrecht zur Platte 42, wogegen die innere Fläche<B>50</B> der Schneide kegelförmig ausge bildet ist. Der Durchmesser der Öffnung<B>51</B> ist -rösser als der äussere Durchmesser der Nut<B>52.</B> Das Werkzeu- 46 wird sodann in Riehfung der Pfeile<B>53</B> in die Platte 42 ge- presst, etwa in einer Tiefe, die der Tiefe der Nitt, <B>52</B> entspricht.
Hiebei wird durch die Ke- z,e <B>0.</B> liläehe <B>50</B> das zwisehen dieser und der Nut <B>52</B> liegende Material gegen das Rohrende 45 gepresst, bis es auf dieses fest anliegt, wodurch das Rohrende in der Platte42 unlösbar, fest und dicht eingespannt ist.
Nach dem Entfer nen des Werkzeuges bleibt in der Platte 42 eine Rin-nut, 54 zurück, wie in der Fig. <B>11</B> gezeigt, die jedoch weder die Festigkeit noch <B>D</B> die Dichtigkeit der Verbindung beeinflusst. Fig. 12,<B>130</B> und 14 zeigen eine Verbin dung dreier Rohre, von welchen das Rohr<B>55</B> ein Sammelrohr, die beiden Rohre<B>56</B> Verteiler- rohre sind. Durch Umbie-en der Wand des Rohres<B>55</B> an der Ansehlussstelle wird dort eine ringförmige Nut<B>57</B> ausgebildet, welche das koniseh aufgeweitete Rohrende<B>58</B> aufnimmt.
Hiebei legt sich der nach oben -umgebogene Rand<B>59</B> der Offnung <B>60</B> auf die Innenseite des Rohrendes<B>58.</B> Die *äussere Wand der Ring- uLit <B>57</B> steht in diesem, im obern Teil der Fig. 12 dargestellten Abschnitt des Verfahrens noch frei, ohne das Rohrende zu berühren.
Fig. <B>13</B> zeigt die Anordnung#, der Staiiehwerk- zeuge. Das innen zugeführte konisehe Werk- ze-Lig <B>61</B> wird im Sinne des Pfeils <B>62</B> nach auf wärts bewegt, bis es an der konisehen Innen- fläehe des Randes<B>59</B> anliegt. Gleiehzeitig wird von oben ein zweites, das Rohr<B>56</B> ring förmig umgebendes Werkzeui,-l- <B>63</B> in Richtuno, des Pfeils 64 nach abwärts bewegt.
Die Ar- beitsfläehe <B>65</B> dieses 'N#'erkzeu-es ist entspre chend der Wölbun- des der Verbindun--sstelle L, zn benachbarten Teils<B>66</B> des '##,amiiielrohres <B>55</B> geformt und presst diesen Teil gegen das Rohr ende<B>58,</B> bis zufolge der Einwirkung der bei den Werkzeuge<B>61</B> und<B>63</B> das Rohrende fest zwischen den die Nut begrenzenden Wand teilen<B>59</B> Lind<B>66</B> des Saminelrohres ein-.-efasst ist.
Die fertige Verbindung zwischen zwei Rohren zeigt die Fig. 14 und der untere Teil der Fig. 12.
Die Fig. <B>15</B> bis<B>17</B> zeigen verschiedene Ver bindungen zwischen einem dünnwandigen Rohr Lind einer im Verhältnis dazu stärkeren Platte. Bei diesen Verbindungen sind ent weder der das Rohrende aussen umgebende Teil oder die das Rohrende aussen und innen um,
-lebenden beiden Teile des mit dem Rohr verbundenen Körpers durch Staiiehen gegen das Rohrende gepresst. Bei<B>der</B> Ansführungs- form nach der Fig. <B>15</B> wird in der Platte<B>69</B> um die Bohrung<B>67</B> eine dazu konzentrisehe Ring--nut <B>70</B> init rechteckigem Querschnitt für das ohne eine Schneide,
stumpf ausgebildete Werkzeu- und eine zweite zur Bohrung<B>67</B> konzentrisehe Ringnut 74 kleineren Durehnies- sers für das Rohrende<B>71</B> in älinlieher Form wie die -.Nut 34 im Zwisehenstüek <B>32</B> der Fig. <B>8</B> ausgebildet.
Die linke Hälfte der Fig. <B>15</B> zeigt das WerkzeLig <B>72</B> in einer Lage <B>c</B> vor Beginn der Stauehung, die rechte Hälfte nach beendetem Arbeitshub, im Laufe dessen die koniselie Fläche,<B>73</B> des Werkzeuges <B>72</B> den zwischen den beiden Nuten<B>70</B> und 74 vor handenen Grat<B>75</B> derart verformt, dass sieh dieser fest gegen das Rohrende<B>71</B> legt, wel- elies auf diese Weise fest in die Platte<B>69</B> ein gespannt wird.
Während des Pressvorganges führt man vorteilhaft einen die Begrenzungs wand der Öffnung<B>67</B> innen abstützenden Kern in die Öffnung. Ein solches Stützwerk zeug<B>76</B> ist als Beispiel in Fig. <B>16</B> gezeigt. Bei diesem Beispiel wird das aufgeweitete Rohr ende<B>77</B> in eine zur Öffnung<B>67</B> konzentrische Ringnut mit rechteckigem Querschnitt ein gesetzt, wie in der linken Hälfte der Figur gezeigt. Die Nut und das Rohrende können jedoch auch gemäss der in den Fig. <B>10</B> und<B>11</B> dargestellten Form ausgebildet sein, wie es die reehte Hälfte der Fig. <B>16</B> zeigt.
Das obere Wei-1z7eu", <B>78</B> und das unten in die Öffnung<B>67</B> eingleführte Werkzeug<B>76</B> werden gleichzeitig gegeneinander bewegt, wie durch Pfeile ange deutet. Das Werkzeug<B>78</B> ist ähnlich dein Werkzeug 49 der Fig. <B>10</B> und<B>11</B> mit einer kreisförmigen Schneide ausgebildet und arbei tet in der gleichen Weise, wie an Hand der besagten Figuren erläutert. Das -untere, in die Öffnung<B>67</B> eingeführte Werkzeug<B>76</B> ist mit einer konisehen Arbeitsfläehe ausgebildet und staueht beim.
Eindrücken in die Öffnung <B>67</B> das Material der Platte<B>69</B> seitlich gegen das Rohrende<B>77,</B> wobei gleichzeitig die<B>Öff-</B> nung etwas aLifgeweitet und das Rohrende fest in die Platte<B>69</B> eingebettet wird.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. <B>17</B> wird in der Platte<B>69</B> ebenfalls nur eine zu deren Öffnung<B>67</B> konzentrisehe Ringnut<B>79</B> mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und das Rohrende, ohne, es vorher aufzuweiten, in die Ringnut eingesetzt, wie in der linken Hälfte der Fig. <B>17</B> gezeigt. Das untere, in die Offnung <B>67</B> einzuführende Werkzeug<B>76</B> ist ähnlich dem Werkzeug<B>76</B> der Fig. <B>16</B> aus gebildet.
Das obere Werkzeug<B>79</B> ist stumpf und hat nur den Zweek, die Platte<B>69</B> von oben abzustützen, wenn das Werkzeug<B>76</B> von unten in die Öffnung<B>67</B> gepresst wird. Wäh- rend des Verformens des Materials durch die konisehe Arbeitsfläehe des Werkzeuges<B>76</B> im anliegenden Plattenteil wird durch den Sei tendruck das Rohrende aufgeweitet und in die Platte<B>69</B> fest eingebettet.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Herstellung von Wärmeaustauschkörpern wert voll, die aus Aluminiumrohren gebaut werden, da dieses Metall genügend weich ist, um es auf kaltem Wege in der beschriebenen Weise zu verformen. Alle Teile der Verbindung kön nen aus demselben Werkstoff hergestellt wer den, so auch der Ring<B>17,</B> so dass die sehäd- liehen elektrolytisehen Wirkungen, die bei der Berührang des Aluminiums mit einem andern Metall auftreten, vermieden werden können.