DE2846181A1 - Kaltverbindungselement - Google Patents
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Description
- Ka! tverbi ndungsel ement
- Die Erfindung betrifft ein Kaltverbindungselement zur Verbindung zweier Bauteile aus unter Druckanwendung kal tfl i eßfähi gem Material, mit einem Träger und mit mit dem Träger verbundenen und durch das Material der Bauteile unter Druckanwendung umfl i eßbaren Vorsprüngen aus hartem Material.
- Derartige Kaltverbindungselemente werden bei sog. Kaltverbindungen verwendet, die in verschiedenen Bereichen der Technik angewandt werden, beispielsweise zur Befestigung von elektrischen oder durch ein Wärmeträgermedium durchflossenen Rohrhei zkörpern auf Trägerplatten, zur Herstellung von Heizeinrichtungen, Konvektoren, Kaffeemaschinen" wärmpl at ten, Bügel mulden usw., zur Befestigung von Rohrheizkörpern an Töpfen beispielsweise für Eierkocher, Fonduetöpfe, Wasserkocher usw., zur Befestigung von Wärmeträgerrohren bei Sonnenkol lektoren, Wärmetauschern und dgl. mehr. Wesentlich ist dabei, daß durch Kaltverbindung in technisch einfacher Weise eine sehr innige Verbindung der zusammenzufügenden Bauteile erreicht werden kann. Die Kaltverbindung beruht darauf, daß bei entsprechender Druckanwendung das verhältnismäßig weiche Material (meistens Aluminium oder Aluminium-Legierungen) der zusammenzufügenden Bauteile die Vorsprünge des zwischen die Bauteile eingelegten Kaltverbindungselements kalt umfließt, so daß die Bauteile durch das Kaltverbindungselement zusammengehalten sind. Dieses besteht dabei selbstverständlich aus einem Material solcher Härte, daß die Vorsprünge der Druckanwendung beim Zusammenfügen widerstehen.
- Es ist (aus der Praxis) bekannt, beispielsweise Rohrhei zkörper und Rohre mit einer Drahtwendel aus hartem Material zu umgeben, und auf eine Trägerplatte aus weichem Material, insbesondere Aluminium, aufzupressen. Die Windungen der Wendel graben sich dabei in das weiche Aluminium ein und bewirken eine mehr oder minder feste Verbindung. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann zusätzlich die Wendel auf das Rohr aufgelötet werden. Im Rahmen dieser Maßnahmen ist es auch bekannt, ein mit einer Drahtwendel aus hartem Material bewickeltes Rundmaterial (Rohr oder Stab) als Kaltverbindungselement der eingangs beschriebenen Gattung einzusetzen und zwischen zu verbindende Bauteile einzubringen, wobei unter Druckanwendung die Wendel sich in die Bauteile aus kaltfließfähigem Material eingräbt und gleichzeitig der Träger in der Verbindungsfuge mehr oder minder breitgedrückt wird.
- Mit diesem bekannten Kaltverbindungselement läßt sich nur eine Festigkeit der Verbindung erreichen, die in vielen Fällen nicht befriedigt. Das liegt daran, daß von den Windungen der Wendel aus hartem Draht jeweils nur ein verhältnismäßig flaches Segment von dem Material der zusammenzufügenden Bauteile umflossen wird, die die Vorsprünge darstellenden Windungen nur bis zu geringer Tiefe in die Bauteile eindringen. Nachteilig ist weiter, daß beim Einsatz dieser bekannten Kaltverbindungselemente nicht nur das Material der zusammenzufügenden Bauteile sondern auch die Wendel in ihrer Gesamtheit verformt, nämlich mehr oder minder flach-gedrückt wird.
- Das führt wegen der elastischen Eigenschaften des harten Materials zu materialtechnologischen Schwierigkeiten und macht außerdem eine genaue und reproduzierbare Zusammenfügung schwierig. Es kommt hinzu, daß auch die Herstellung dieser bekannten Kaltverbindungsel emente verhältnismäßig aufwendig ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kaltverbindungselement der vorstehend beschriebenen Gattung anzugeben, das sich in kostengünstiger Weise herillen läßt und die genaue und reproduzierbare Herstellung von Verbindungen verbesserter Festigkeit ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger aus einem flachen Band aus hartem bzw. härtbarem Material besteht und die Vorsprünge an das Band einstückig angeformt sind. Das erfindungsgemäße Kaltverbindungselement ist damit einstückig ausgeführt und besteht aus einem in besonderer Weise bearbeiteten flachen Band, dessen Abmessungen selbstverständlich dem jeweiligen Einsatzzweck anzupassen sind. Das Material des Bandes weist entweder ohne weiteres die für die Ausführung der Kaltverbindung erforder ich Härte auf, oder es wird nach dem Anformen der Vorsprünge eine Härtung des Bandes, mindestens aber der Vorsprünge vorgenommen. In jedem Fall werden die Vorsprünge einstückig an das Band angeformt. Das kann, wie nachfolgend noch erläutert wird, in fertigungstechnisch einfacher und unproblematischer Weise erfolgen, zudem besteht dabei die Möglichkeit, die Vorsprünge in Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck hinsichtlich Form und Abmessungen so zu gestalten, daß sie gegenüber bekannten Ausführungsformen eine in ihrer Festigkeit wesentlich verbesserte Kaltverbindung gewährleisten. Dabei ist von Bedeutung, daß das erfindungsgemäße Kaltverbindungselement bei der Herstellung der Verbindung keine Verformung erleidet, so daß eine genau reproduzierbare Verbindung erreicht wird, die auch über lange Zeit keine Beeinträchtigung erfährt.
- Bei einem erfindungsgemäßen Kaltverbindungsel ement bestehen die Vorsprünge vorzugsweise aus aus der Ebene des Bandes beidseitig herausragenden Spitzen. Dabei kann es sich sowohl um Spitzen im engeren Sinne als auch um schneidenartig ausgedehnte vorstehende Materialbereiche handeln. Bei einer erfindungsgemäß vorgesehenen Ausführungsform werden die Spitzen durch Aufdornen erzeugt. Dazu werden von beiden Seiten des Bandes her mit einem Dorn Löcher in das Band gedrückt, so daß auf der jeweils anderen Seite ein umlaufender Grat gebildet wird, der unter Umständen mehr oder minder weitgehend in Umfangsabschnitte aufreißen kann.
- Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Spitzen an den Rändern des Bandes angeformt und aus der Ebene des Bandes heraus nach beiden Seiten, d.h. teils nach der einen und teils nach der anderen Seite umgebogen sind. Die vor dem Umbiegen seitlich vorstehenden Spitzen können beispielsweise dadurch angeformt werden, daß das Band entsprechend gestanzt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, die Spitzen dadurch anzuformen, daß das Material des ursprünglich mit glattem Rand vorliegenden Bandes durch Prägen, Schmieden usw. zur Bildung der Spitzen bereichsweise seitlich ausgebreitet wird. In jedem Fall werden die angeformten Spitzen anschließend aus der Ebene des Bandes heraus nach beiden Seiten umgebogen, und zwar vorzugsweise so, daß sie im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Bandes stehen und leicht von dem Material der zusammenzufügenden Bauteile umflossen werden.
- Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbesserung des Wärmeübergangs von einem Rohrheizkörper zu einer Wärmedurchgangsfl äche bei elektrischen Hei zei nri chtungen, beispielsweise Heißwasserbereitern, Ei erkochern, Kaffeemaschinen-Hei zpl atten usw. Dabei sind einerseits die eingangs beschriebenen Maßnahmen bekannt, bei denen eine Kaltverbindung mit einer Wendel aus hartem Material erfolgt. Ferner ist es in diesem Zusammenhang bekannt (vgl. DE-GM 77 26 267), die ebene Wärmeabgabefläche des Rohrheizkörpers mit warzenartigen Vorsprüngen zu versehen und durch Widerstandsschweißung im Bereich dieser Vorsprünge mit der Wärmedurchgangsfläche zu verbinden. Beide Maßnahmen sind aufwendig und führen zu Verbindungen, die hinsichtlich Festigkeit und/oder Wärmeübergang nicht völlig befriedigen. Gegenstand der Erfindung ist daher insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung mit einem Rohrheizkörper mit ebener Wärmeabgabefläche, der mit einer Wärmedurchgangsfl äche wärmeleitend verbunden ist, wobei der Rohrheizkörper und die Wärmedurchgangsfläche durch ein vorstehend beschriebenes erfi ndungsgemäßes Kal tverbi ndungsel ement verbunden sind. Dabei zeigt sich, daß das weiche Material des Rohrheizkörpers bzw. der Wärmeabgabefläche nicht nur die Vorsprünge des Kaltverbindungsel ements umfl i essen sondern aufgrund ihrer Fließfähigkeit sich zugleich von beiden Seiten so an das Band anschmiegen, daß ein überraschend guter Wärmeübergang erreicht wird.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Kaltverbindungselement in Aufsicht, Längsschnitt und Querschnitt, Figur 2 eine andere Ausführungsform eines Kaltverbindungselements in Aufsicht, Längsschnitt und Querschnitt, Figur 3 einen Ausschnitt aus einer elektrischen Heizeinrichtung im Querschnitt.
- Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kaltverbindungselemente sind dazu vorgesehen, zwischen je zwei Bauelemente aus verhältnismäßig weichem Material, beispielsweise einer Aluminium-Legierung, eingelegt zu werden, um diese nach Druckanwendung zu verbinden.
- Dazu besteht das Kal tverbindungselement im wesentlichen aus einem Träger in Form eines flachen Bandes 1, an welches nachfolgend näher zu erläuternde Vorsprünge einstückig angeformt sind. Diese Vorsprünge werden bei Druckanwendung vom Material der zusammenzufügenden Bauteile umflossen. Das Material des Bandes ist daher hinsichtlich Härte, Zähigkeit usw. so gewählt, daß es den dabei auftretenden Beanspruchungen stand hält.
- Wie die Figuren zeigen, sind auf beiden Seiten des Bandes 1 Vorsprünge vorhanden, die sich entsprechend in die Verbindungsflächen der beiden zusammenzufügenden (nicht dargestellte) Bauteile eingraben. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Vorsprünge aus ringförmigen Graten 2, die durch Aufdornen von beiden Seiten des Bandes 1 her erzeugt und dabei mehr oder minder weitgehend in einzelne Umfangsabschnitte aufgerissen sind.
- Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind zunächst an den Rändern des Bandes 1 Spitzen 3 angeformt beispielsweise angeprägt und anschließend abwechselnd nach beiden Seiten aus der Ebene des Bandes 1 in eine zum Band im wesentlichen senkrechte Stellung umgebogen. Die Figur 2 zeigt weiter eine vorstehend noch nicht behandelte Möglichkeit, bei der aus der Fläche des Bandes 1 Spitzen 4 ausgestanzt und abwechselnd nach beiden Seiten des Bandes 1 aufgebogen werden.
- Die Figur 3 zeigt als Anwendungsbeispiel der beschriebenen Kaltverbindungselemente eine elektrische Heizeinrichtung, nämlich eine Wärmplatte für eine Kaffeemaschine, bei der ein mit ebener Wärmeabgabefläche 5 ausgeführter Rohrheizkörper 6 mit der Wärmedurchgangsfläche 7 einer Heizplatte 8 verbunden ist. Der Rohrheizkörper 6 besteht in üblicherweise aus einem rohrförmigen Mantel 9, in dem ein Heizleiter 10 angeordnet und in eine geeignete wärmeleitende Einbettmasse 11 eingebettet ist. Der Mantel 9 des Rohrheizkörpers 6 und die Heizplatte 8 bestehen aus einer Aluminium-Legierung. Zwischen ihnen ist ein Kaltverbindungselement 12 angeordnet, das im wesentlichen aus einem flachen Band 1 mit nach dessen beiden Seiten vorstehenden, durch Aufdornen erzeugten ringgratförmigen Vorsprüngen 2 besteht. Zur Herstellung der Verbindung ist das Kaltverbindungselement 12 zwischen Rohrheizkörper 6 und Heizplatte 8 angeordnet worden. Die Vorsprünge 2 haben sich unter Druckanwendung sowohl in den Mantel 9 als auch in die Heizplatte 8 eingegraben und sind dabei vom Material dieser Bauteile kalt umflossen worden, wobei eine Verbindung von hoher mechanischer Festigkeit mit vorzüglichen Wärmeleitungseigenschaften entstanden ist. Die Abmessungen des Bandes 1 sind an die Abmessungen der ebenen Wärmeabgabefläche 5 des Rohrheizkörpers 6 angepaßt.
- Leerseite
Claims (6)
- PATENTANSP RÜCH E 1. Kaltverbindungselement zur Verbindung zweier Bauteile aus unter Druckanwendung kaltfließfähigem Material, mit einem Träger und mit mit dem Träger verbundenen und dadurch das Material der Bauteile unter Druckanwendung umfl ießbaren Vorsprüngen aus hartem Material, da d u r c h gek e n nz e i c h n e t , daß der Träger aus einem flachen Band (1) aus hartem bzw. härtbarem Material besteht und die Vorsprünge (2, 3, 4) an das Band (1) einstückig angeformt sind.
- 2. Kaltverbindungsel ement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2, 3, 4) aus aus der Ebene des Bandes (1) beidseitig herausragenden Spitzen bestehen.
- 3. Kaltverbi ndungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (2) durch Aufdornen erzeugt sind.
- 4. Kaltverbindungselement nach Anspuch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (3) an den Rändern des Bandes (1) angeformt und aus der Ebene des Bandes (1) heraus nach beiden Seiten umgebogen sind.
- 5. Kaltverbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (4) aus der Fläche des Bandes (1) ausgestanzt und nach beiden Seiten aufgebogen sind.
- 6. Elektrische Heizeinrichtung mit einem Rohrheizkörper mit ebener Wärmeabgabefläche, der mit einer Wärmedurchgangsfläche wärmel ei tend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (6) und die Wärmedurchgangsfläche (7) durch ein Kaltverbindungselement (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 verbunden sind.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
FR2493660A1 (fr) * | 1980-10-27 | 1982-05-07 | Bosch Siemens Hausgeraete | Dispositif de jonction mecanique destine a raccorder un corps de chauffe tubulaire electrique a une surface a chauffer |
WO2018130524A1 (en) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | Multimaterial-Welding Ag | Bonding objects together |
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1978
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CN110382212A (zh) * | 2017-01-11 | 2019-10-25 | 多种材料焊接股份公司 | 将物体结合在一起 |
US11358343B2 (en) | 2017-01-11 | 2022-06-14 | Multimaterial-Welding Ag | Bonding objects together |
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