DE2902155C2

DE2902155C2 - Kopfplatte für den Tank eines Röhrenerwärmetauschers und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2902155C2
Application number: DE2902155A
Authority: DE
Inventors: William Lathrup Village Mich. Melnyk
Original assignee: MCCORD CORP DETROIT MICH US; McCord Corp
Current assignee: MCCORD HEAT TRANSFER CORP WALLED LAKE MICH US
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1979-01-20
Publication date: 1982-06-09
Also published as: US4150556A; GB2014881B; FR2418043B1; DE2902155A1; CA1096250A; GB2014881A; FR2418043A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfplatte für den Tank eines Röhrenwärmetauschers, bestehend aus einer Blechplatte, die um ihren Umfang herum Befestigungseinrichtungen für eine Tankhaube und im ebenen Teil eine Vielzahl von länglichen Löchern umfaßt, die jeweils der Aufnahme eines Endes eines flachen Rohres dienen, wobei jedes Loch einen einstückigen, durchgedrückten Flansch zur Anlage an der Mantelfläche des Rohres hat und ieder Flansch zwei etwa parallele, senkrecht zur Oberfläche der Blechplatte stehende Seitenwände aufweist Bei einer bekannten Kopfplatte (US-PS 24 88 627) werden die länglichen Löcher und die einstückigen Flansche durch Schlitzen des Bleches und Durchdrücken des Materials gebildet Dabei entsteht um jedes" längliche Loch herum ein Flansch, der parallele im Abstand voneinander verlaufende Seitenwände und runde Endwände aufweist Wegen der kleinen Radien am Ende ist es schwierig, einen

ίο einstückigen durchgedrückten Flansch auszubilden, ohne daß im Werkstoff der Endwände durch Überdehnung des Werkstoffes Risse oder Sprünge entstehen. Risse in den Endwänden der durchgedrückten Flansche verringern jedoch die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Rohr und der Kopfplatte und vergrößern damit die Möglichkeit der Bildung eines Lecks. Selbst wenn die Längslöcher in der Kopfplatte eine etwas breitere Form haben als die einzusetzenden Rohre und diese Rohre eine größere Länge als diejenige der Löcher aufweisen, so daß nach dem Eindrücken eines Rohres in die öffnung die Wandung des Rohres so deformiert wird, daß sie sieht an der Innenwand des Flansches anliegt, können durch Risse oder Sprünge in den Endwänden des Flansches Lecke entstehen, durch die das im Rohr und oberhalb der Kopfplatte fließende Medium austreten kann.

Bei einem ähnlichen, ebenfalls in der Industrie verwendeten Verfahren wird erst durch einen stumpfendigen Stempel eine längliche Vertiefung oder eine Senkung im Blech ausgebildet. Dann wird ein Stempel mit einem scharfen Ende verwendet, um die Bodenwand der Vertiefung längs ihrer Mittellinie zu schlitzen und die geschlitzten Ränder auswärts zu zwingen, um ein Loch zu öffnen und Flansche um den Umfang des Loches herum zu bilden. Auch bei diesem Verfahren ist die Bildung von Rissen und Sprüngen in den Endwänden der Flansche nicht unmöglich.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (US-PS 32 45 465) wird eine Vertiefung in das Blech eingeformt, die Bodenwand der Vertiefung ausgestanzt, bis auf kurze Absciinitte neben den Endwänden und danach werden die kurzen Abschnitte der Bodenwand nach außen verformt Bei diesem Verfahren ist zwar die Gefahr der Bildung von Rissen verringert, jedoch sind die Seitenwände der durchgedrückten Flansche relativ schmal, so daß bei der Befestigung der Rohre in derart ausgebildeten Löchern die Gefahr der Leckbildung in diesen Bereichen vergrößert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

so Kopfplatte für den Tank eines Röhrenwärmetauschers so auszubilden, daß weder die Seitenwände des einstückigen, jedem Loch zugeordneten Flansches zu schmal sind und die Endwände jedes Flansches keine durch Überdehnung des Materials entstehenden Risse mehr aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einer Kopfplatte für den Tank eines Röhrenwärmetauschers gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die an den Enden des Loches die Seitenwände verbindenden Endwände mit den Seiten-

bo wänden der Flansche einstückig und durchgehend ausgebildet sind und daß die Endwände eine Höhe haben, die geringer als die Höhe der Seitenwände ist.

Durch die einstückige Ausbildung der Endwände mit den Seitenwänden ist ein Flansch geschaffen, der den Umfang des länglichen Loches ununterbrochen umgibt, so daß nach dem Einbringen und Verbinden des Rohres mit dem Flansch keine Gefahr mehr besteht, daß sich zwischen der Mantelfläche des Rohres und dem Flansch

ein Leck ausbilden kann. Darüber hinaus ist dadurch, daß die Endwände eine geringere Höhe haben als die Seitenwände die Gefahr beseitigt, daß beim Ausbilden der Endwände durch Überdehnung des Bleches Risse oder Sprünge entstehen können. Damit ist de - das Loch umgebende Flansch nicht nur einstückig ausgebildet, sondern ist aus einem ununterbrochenen, nicht durch Risse geschwächten Werkstoffstück geformt

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ausbilden eines einstückigen durchgedrückten Flan sches um ein längliches Loch in einer Blechplatte herum, bei dem in einer Blechplatte eine längliche Vertiefung ausgebildet wird, die etwa parallele Seitenwände, diese verbindende Endwände und eine Bodenwand umfaßt Gemäß der Erfindung werden in der Vertiefung durch ' Entfernen von Blechstücken aus der Bodenwand neben der Endwand zwei Öffnungen ausgebildet, dann wird die Bodenwand etwa längs ihrer Mittellinie zwischen den öffnungen zur Bildung von zwei Bodenwandsegmenten geschlitzt und schließlich werden die beide.! Bodenwandsegmente auswärts in die Flucht mit den Seitenwänden der Vertiefung zur Bildung eines länglichen Loches mit einem einstückigen Flansch gedrückt, der etwa parallele relativ hohe Seitenwände und diese miteinander verbindende Endwände von geringerer Höhe hat.

Auf die vorbeschriebene Weise wird eine Kopfplatte geschaffen, die längliche Löcher mit einstückig ausgebildeten Flanschen umfaßt und die besser als bekannte Kopfplatten ist, da die Seitenwände der Flansche relativ hoch und die Endwände relativ frei von Rissen sind. Auf diese Weise schafft die auf diese Art hergestellte Kopfplatte eine besonders feste Verbindung mit flachen Rohren.

Die erfindungsgemäße Kopfplatte wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In dieser Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Kopfplatte für einen Röhrenwärmetauscher, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Werkzeug zum Durchführen eines einleitenden Schrittes bei der Herstellung eines länglichen Loches, das einen einstükkigen durchgedrückten Flansch umfaßt;

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2;

Fig.4 einen Querschnitt durch ein Werkzeug zum Durchführen der Endschritte in der Ausbildung eines langen Loches mit einem einstückigen durchgedrückten so Flansch und

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4.

Der in F i g. 1 dargestellte Teil einer Kopfplatte für einen Wärmetauschertank ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Kopfplatte 10 ist aus Blech gefsrtigt, wobei im allgemeinen Blech eines Metalles mit guten Wärmeübertragungseigenschaften, wie Bronze, verwendet wird, die Kopfplatte 10 umfaßt Befestigungseinrichtungen, die als Ganzes mit 12 bezeichnet sind und sich um den Umfang der Kopfplatte herum zur 6C Anbringung einer Tankhaube an dieser erstrecken. Fi g. 1 zeigt, daß die Befestigungseinrichtungen 12 eine Umbiegung umfassen können, die sich senkrecht zur Ebene der Kopfplatte 10 erstreckt und einen Umfangsschlitz 14 zur Aufnahme des Bandes der in der f>5 Zeichnung nicht dargestellten Tankhaube bildet. Der Band der Tankhaube ist durch übliche Mittel dicht mit der Kopfplatte 10 verbunden. Die Kopfplatte 10 umfaßt ferner eine Anzahl von parallel verlaufenden Verstärkungsrippen 16, die bei Wärmetauscher-Kernkonstruktionen üblich sind.

Um Rohre an der Kopfplatte festlegen zu können, umfaßt diese eine Vielzahl von länglichen Löchern, die mit 18 bezeichnet sind und die von einstückigen Umfangsflanschen oder durchgedrückten Flanschen umgeben sind. Zur Illustration sind die Löcher in der obersten Reihe in einem Zwischenstadiuin der Ausbildung dargestellt, während die Löcher der beiden unteren Reihen vollständig ausgebildet sind.

Die Löcher 18 und die einstückigen Flansche sind in einem mehrere Schritte umfassenden Verfahren ausgebildet worden, das unter Verwendung der in F i g. 2 und 5 dargestellten Werkzeuge ausgeübt wird.

Fig.2 und 3 zeigen, wie eine langgestreckte Vertiefung in einem Blech 20 unter Verwendung eines Formstempels 22 ausgebildet wird, der eine langgestreckte stumpf endende Nase 24 umfaßt die langgestreckte Vertiefung erstreckt sich aus der Ebene des Bleches 20 heraus und umfaßt etwa parallel und einwärts geneigte Seitenwände 26 und 28 und einwärts geneigte Endwände 30 und 32, die die Seitenwände 26 und 28 und eine Bodenwand 34 verbinden. Die Vertiefung wird in einer entsprechend gestalteten Hohlformtasche ausgebildet, die in einem Gesenk 36 und einem dieses tragenden Amboß 38 ausgebildet ist.

In der Bodenwand 34 der Vertiefung werden zwei Löcher dadurch ausgebildet, daß Blechstücke 40 und 42 von der Bodenwand neben jeder der Endwände 30 und 32 entfernt werden. Dies kann durch einen Lochstempel 44 bewirkt werden, der im Formstempel 22 verschiebbar angeordnet ist. Der Lochstempel 44 umfaßt zwei D-förmig gestaltete Lochstempelvorsprünge 46 und 48, die mit entsprechend gestalteten öffnungen 50 und 52 im Amboß fluchten. Nach dem Ausstanzen fallen die Blechstücke 40 und 42 durch Kanäle 54 unterhalb der Öffnungen 50 und 52, um das Werkzeug von den Blechstücken zu befreien.

Nach der Durchführung des vorbeschriebenen Vorgangs hat die Vertiefung etwa das Aussehen von derjenigen, die in der obersten Reihe in Fig. 1 dargestellt ist, wobei jedoch die Schräglage der Seitenwände unvollkommen dargestellt ist. Genauer gesagt, zwei D-förmig gestaltete Öffnungen 56 und 58 sind in der Bodenwand 60 der Vertiefung ausgebildet worden. Der Zweck dieser öffnungen 56 und 58 besteht darin, die Endwände 30 und 32 von der Bodenwand 60 zu trennen. Dies unterstützt die Endwände 30 und 32 so, daß während der nachfolgenden Verformung diese nicht überdehnt bzw. überstreckt werden. Ebenfalls wichtig ist jedoch, daß ein Hartteil der Bodenwand zwischen den öffnungen 56 und 58 intakt bleibt und zur Verfügung steht, um die Höhe der Seitenwände 26 und 28 der Vertiefung zu vergrößern.

Ein längliches Loch wird ausgebildet und auf SoIIn,aß gebracht und der durchgedrückte Flansch wird vervollständigt, indem Werkzeuge verwendet werden, die in Fig.4 und 5 veranschaulicht sind. Das Blech wird zwischen den oberen und den unteren Formteil 62 und 64 so gebracht, daß die Vertiefung in einem länglichen Formhohlraum 66 des unteren Formteiles 64 liegt. Der Formhohlraum 66 hat etwa als Innenabmessungen die äußeren Dimensionen des fertigen durchgedrückten Flansches. Die Bodenwand 34 der Vertiefung wird von einem Stempel 68 berührt, der eine Schneidkante 70 aufweist. Die Schneidkante 70 des Stempels 68 schlitzt die Bodenwand 34 etwa längs ihrer Längsmittellinie

zwischen den öffnungen 56 und 58. Dies bildet zwei Bodenwandsegmente, von denen jedes mit einer der Seitenwände 26 und 28 verbunden ist. Eine weitere Abwärtsbewegung des Stempels 68 drückt die freien Ränder der beiden Segmente auswärts, um diese mit den Seitenwänden 26 und 28 der Vertiefung fluchten zu lassen. Der Stempel 68 streckt auch die Seitenwände 26 und 28 und die Endwände 30 und 32, so daß die Wände des sich ergebenden durchgedrückten Flansches etwa senkrecht zur Ebene der Kopfplatte 10 stehen.

Der Stempel 68 umfaßt ferner eine schräge Schulter 71, die mit entsprechenden Oberflächen 72 des unteren Formteiles 64 zusammenwirken, um eine Abschrägung 74 an der Basis der Flanschwände zu schaffen. Wenn ein Rohr in das Loch eingeführt wird, wirkt die Abschrägung 74 mit den Seiten des Rohres zusammen, um einen Trog zur Aufnahme oder zum Ansammeln des Lötmittels zu schaffen, um die Verbindung zwischen der Kopfplatte 10 und dem Rohr weiter zu verstärken.

Es ist klar, daß die Löcher in der Praxis nicht einzeln ausgebildet werden, sondern daß vielmehr mehrere Löcher gleichzeitig geformt werden, wobei Sätze verwendet werden, die eine Anzahl der vorbeschriebenen Werkzeuge umfassen.

Die entstandenen einstückigen durchgedrückten Flansche haben das in den unteren Reihen in Fig. 1 veranschaulichte Aussehen. Genauer gesagt, jeder Flansch umfaßt zwei etwa parallele Seitenwände 76 und 78, die sich etwa senkrecht von dem Blech aus erstrecken und Endwände 80 und 82, die die Seitenwände 76 und 78 an den Enden des Loches verbinden. Der Flansch ist dadurch gekennzeichnet, daß die Endwände 80 und 82 eine Höhe haben, die geringer als die Höhe der Seitenwände 76 und 78 ist, und ist gekennzeichnet durch eine erhebliche Reduzierung der durch Überstreckung entstehenden Risse in den Endwänden 80 und 82. Der Unterschied der Höhe zwischen den Endwänden 80 und 82 und den Seiienwänden 76 und 78 ist etwa gleich der Hälfte des Abstandes der beiden Seitenwände voneinander. Dies ist eine ungefähre Differenz, da der Abstand zwischen den Seitenwänden nach dem Schlitzen der Bodenwand vergrößert wird. Jedoch zeigt dies eine enge Annäherung der Differenz der Höhen zwischen den Endwänden und den Seitenwänden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kopfplatte für den Tank eines Röhrenwärmetauschers, bestehend aus einer Blechplatte, die um ihren Umfang herum Befestigungseinrichtungen für eine Tankhaube und im ebenen Teil eine Vielzahl von länglichen Löchern umfaßt, die jeweils der Aufnahme des Endes eines flachen Rohres dienen, wobei jedes Loch einen einstückigen, durchgedrückten Flansch zur Anlage an der Mantelfläche des Rohres hat und jeder Flansch zwei etwa parallele, senkrecht zur Oberfläche der Blechplatte stehende Seitenwände aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden des Loches (18) die Seitenwände (76, 78) verbindenden Endwände (80, 82) mit den Seitenwänden (76, 78) der Flansche einstückig und durchgehend ausgebildet sind und daß die Endwände (80, 82) eine Höhe haben, die geringer als die Höhe der Seitenwände (76,78) ist.

Z Kopfplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied zwischen der Höhe der Endwände (80, 82) und derjenigen der Seitenwände (76, 78) etwa gleich der Hälfte der Entfernung der beiden Seitenwände (76, 78) voneinander ist

3. Verfahren zum Ausbilden eines einstückigen durchgedrückten Flansches um ein längliches Loch in einer Blechplatte herum, bei dem in einer Blechplatte eine längliche Vertiefung ausgebildet wird, die etwa parallele Seitenwände, diese verbindende Endwände und eine Bodenwand umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vertiefung durch Entfernen von Blechstücken aus der Bodenwand neben der Endwand zwei öffnungen ausgebildet werden, dann die Bodenwand etwa längs ihrer Mittellinie zwischen den öffnungen zur Bildung von zwei Bodenwandsegmenten geschlitzt wird und schließlich die beiden Bodenwandsegmente auswärts in die Flucht mit den Seitenwänden der Vertiefung zur Bildung eines länglichen Loches mit einem einstückigen Flansch gedrückt werden, der etwa parallele relativ hohe Seitenwände und diese miteinander verbindende Endwände von geringerer Höhe hat.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände und die diese verbindenden Endwände der auszubildenden Vertiefung schräg einwärts aufeinander zu geneigt sind, daß die Endwände durch Entfernen der Blechstücke von der Bodenwand abgetrennt werden und daß die mit den Seitenwänden in Verbindung stehenden Bodenwandsegmente unter gleichzeitiger Begradigung und Ausrichtung der Seiten- und Endwände so ausgedrückt werden, daß sie etwa senkrecht zur Oberfläche der Blechplatte stehen.