DE19813213A1

DE19813213A1 - Heizkörperverrohrungsstück

Info

Publication number: DE19813213A1
Application number: DE19813213A
Authority: DE
Inventors: Helmut Held; Albrecht Geiger; Wolfgang Kleiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-03-11

Description

Die Erfindung betrifft Heizkörperverrohrungsstücke insbesondere Heizkörperanschlußbögen und Komponenten von Heizkörperanschluß T-Stücken aus Metall.

Die Beheizung von Einfamilienhäusern, Wohnanlagen oder kommerziell genutzten Gebäuden erfolgt im Allgemeinen durch Warmwasserkreislaufsysteme, wobei die Kreislaufschnitt stellen zwischen dem Warmwasserrohrsystem (vorzugsweise aus Kunststoffrohren) und dem Heizkörper Zu- und Ablauf regelmäßig, mit Heizkörperanschlußbögen oder Heizkörper T-Stücken verbunden werden. Dabei ist in der Regel das heizkörperseitige Ende von Anschlußbogen und Anschluß T-Stück als metallisches Rohr ausgeführt und das für den Anschluß des Kunststoffrohres vorgesehene Ende als Nippel oder Tülle ebenfalls aus Metall gefertigt.

Bislang werden diese Anschlußbögen und Anschlußstücke generell aus zwei Komponenten gefertigt. Nämlich durch das Fügen und anschließende Verbinden von metallischem Rohr und dem als Drehteil hergestellten Nippel bzw. Tülle. Dabei wird das gebogene Rohr in das als Muffe ausgeführte Ende des Nippels gesteckt und anschließend zusammengelötet, in seltenen Fällen auch geschweißt. Die Nippel- und Tüllenanschlüsse werden generell sehr kostenintensiv auf Drehbänken bzw. CNC-gesteuerten Drehautomaten unter enormem Materialaufwand und großen Materialverlusten gefertigt. Ein herkömmlicher Fertigungsablauf beinhaltet die folgenden Schritte:

1. Herstellung des Rohrs
2. Ablängen des Rohres (beispielsweise durch Sägen)
3. Biegen der Rohrkomponente
4. Herstellung von Nippel- bzw. Tülle als Drehteil
5. Vormontage durch einen Fügeschritt (Stecken- oder Verpressen von Rohrkomponente und Nippel- bzw. Tülle, gegebenenfalls heften der Einzelteile durch Schweißpunkte)
6. Aufbringen eines Lotes
7. Löten oder Schweißen der Komponenten (Hartlöten unter Schutzgasatmosphäre oder Hartlöten mit Flammtechnik, in seltenen Fällen auch Weichlöten)
8. Optische Kontrolle der Löt- oder Schweißverbindung
9. Dichtheitskontrolle der Löt- oder Schweißverbindung.

In der in Fig. 5 dargestellten Tabelle sind Probleme, die sich im Zusammenhang mit Hartlöten unter Schutzgasatmospäre und Hartlöten mit Flammtechnik ergeben können, aufgelistet. Die Tabelle ist in drei Hauptspalten gegliedert. In der ersten Spalte ist die Bezeichnung des Problems aufgelistet. In den darauffolgenden zwei weiteren Spalten sind die sich daraus ergebende Folgeerscheinungen und die damit verbundenen Konsequenzen angegeben. Die Spalte "Konsequenzen" ist in die drei wesentlichen Kategorien Nacharbeit, Mehrkosten und Umweltbelastung aufgegliedert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, metallische Heizkörperverrohrungsstücke der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, die sich kostengünstiger, ressourcenschonender und unter geringerer Umweltbelastung herstellen lassen.

Die Erfindung geht von einem Heizkörperverrohrungsstück, insbesondere einem Heizkörperanschlußbogen oder einer Komponente eines Heizkörperanschluß T-Stückes aus, das aus Metall besteht und eine Tülle oder ein Nippel für den Anschluß eines Kunststoffrohres oder eines Kunststoffschlauches besitzt. Der Kerngedanke der Erfindung liegt nun darin, daß die Tülle oder der Nippel angeformt sind. Das heißt, die Verrohrungsstücke, insbesondere die Heizkörperanschlußbögen werden komplett aus einem Teil gefertigt. Bei den Heizkörperanschlußbögen wird eine vorbereitete Rohrkomponente an einem Ende entsprechend der geometrischen Konfiguration des Anschlußnippels bzw. des Tüllenanschlusses umgeformt oder verformt. Dies kann z. B. durch Innenhochdruckumformung erfolgen. Dies gilt ebenfalls für Komponenten von Heizkörperanschluß-T-Stücken, die mit Tüllen oder Nippel versehen sind und bislang auf Drehautomaten oder dergleichen hergestellt wurden.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird nicht nur eine Fertigungsvereinfachung, sondern auch eine Energieeinsparung und eine Verringerung des Materialeinsatzes erzielt. Die Kostenminimierung ergibt sich beispielsweise dadurch, daß die eingangs beschriebenen Arbeitsgänge der Herstellung eines herkömmlichen Heizkörperverrohrungsstück 4 bis 9 entfallen und durch einen einzigen Umformungsprozeß ersetzt werden.

Weiterhin ergibt sich eine Kostenminimierung und Ressourcenschonung durch einen wesentlich geringeren Materialeinsatz. Beispielsweise hätte die erfindungsgemäße Vorgehensweise auf der Basis der vom statistischen Bunde samt in Wiesbaden veröffentlichen Produktionsstückzahlen für Heizkörperanschlußkomponenten für 1996 überschlagsweise eine Materialeinsparung von ca. 2000 t Stahl bei einer Stahl oder Edelstahlausführung bzw. ca. 1000 t Kupfer bzw. Messing bei einer Kupfer- und Messingausführung zur Folge. Eine zusätzliche Kosteneinsparung und vor allem Energieeinsparung ergibt sich durch den Wegfall wärmeenergieintensiver Lötverfahren. Außerdem erhöht sich die Prozeßsicherheit bezüglich der Dichtigkeit der Teile, welche als wichtigstens Funktionsmerkmal von Heizkörperanschlußkomponenten gilt. Da die Anschlußkomponenten vorzugsweise unter Putz installiert sind, sind eventuelle kleinste Undichtigkeiten an der Verbindungsstelle (Lötstelle oder Schweißstelle) beispielsweise durch feinste Kapillarfehler hervorgerufen, mit sehr kostenträchtigen Wasserschäden in den betroffenen Gebäuden verbunden. Schließlich verringert sich die Umweltbelastung durch Wegfall aggressiver, säurehaltiger Flußmittel. Auch dies hat weitere Kostenvorteile zur Folge.

Um eine ausreichende Abdichtung und Haltekraft eines auf einem Nippel oder einer Tülle aufgeschobenen Kunststoffrohres zu erzielen, wird außerdem vorgeschlagen, daß an der Tülle oder dem Nippel wenigstens eine vorzugsweise ringförmige Ausstülpung angeformt ist.

Zur Erhöhung der Dichtfunktion wird außerdem vorgeschlagen, daß wenigstens eine Ausstülpung auf der Außenseite eine plateauartige Abflachung aufweist. Dazu kann der Spitzenbereich der Ausstülpung nachträglich in ein Plateau umgeformt werden. Durch diese Maßnahme werden an den Übergangs stellen von der Abflachung zur übrigen Ausstülpung besonders effektive Dichtstellen gegenüber einem aufgeschobenen Kunststoffschlauch geschaffen, da die Kanten der Übergangs stellen eine Kerbwirkung auf den Kunststoffschlauch ausüben. Eine Abflachung wird vorzugsweise durch mechanische Nachverformung wie z. B. Hämmern, Kneten, Rollieren oder der Gleichen realisiert.

Für eine einfache Postitionierung eines aufgeschobenen Kunststoffrohres wird überdies vorgeschlagen, daß an der Tülle oder dem Nippel ein Anschlagkragen angeformt ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Tülle oder der Nippel im Bereich des Anschlagkragens oder anstelle des Anschlagkragens ein Ringelement auf. Auf diese Weise soll in erster Linie eine Überbeanspruchung des Rohrstücks beim Anformen von großen oder mehreren aufeinander folgenden Anschlagkragen vermieden werden, indem das Ringelement den Umformkragen ersetzt und dessen Funktion übernimmt. Die Kragenfunktion besteht nicht nur darin, einen Anschlag für ein Kunststoffrohr oder ein Kunststoffschlauch zu bilden, sondern auch eine Abstützstelle für ein Werkzeug zu bieten, mit welchem beispielsweise ein Kunststoffschlauch auf die Tülle gezogen werden kann. Dabei kann über das Ringelement eine einfache Anpassung an verschiedene Werkzeugtypen realisiert werden. Um dem Ringelement einen festen Sitz auf dem Heizkörperverrohrungsstück zu geben, wird es vorzugsweise in den Umformprozeß zur Herstellung der Tülle derart integriert, daß es von der verformten Tüllengeometrie teilweise umschlossen wird.

Zur einfachen Herstellung eines Heizkörperanschluß-T-Stückes wird schließlich vorgeschlagen, daß eine weitere Ausstülpung bei einer Komponente eines Heizkörperanschluß-T-Stückes angeformt ist, die sich zur Aufnahme eines Rohrstückes öffnen läßt. Obwohl in diesem Fall für das Befestigen des Rohrstücks nach wie vor ein Verbindungsschritt, z. B. "Lötschritt", notwendig ist, stellt das erfindungsgemäße Herstellen der Grundkomponenten im Vergleich zur üblichen Herstellung als Drehteil bereits eine deutliche Verbesserung dar.

Wie bereits oben angeführt, kann das erfindungsgemäße Umformen durch eine Innenhochdruckumformung erfolgen.

Beispielhaft wird nachstehend ein derartiger Umformprozeß beschrieben.

Zuerst wird das Umformwerkzeug mit dem zu bearbeitenden Werkstück beladen und über Pressen und/oder Horizontalzylinder abgeschlossen bzw. abgedichtet. Anschließend wird das Umformwerkzeug mit einem geeigneten Druckmedium beaufschlagt. Daraufhin wird ein Gegenhalter für die Druckumformung zur Erzielung der gewünschten Form geregelt zurückgefahren. Schließlich erfolgt eine Druckentlastung oder Entspannung des Werkstücks, die Entnahme des Druckmediums sowie das Öffnen des Umformwerkzeugs mit Ausstoß des Werkstücks.

Das Anformen der Tüllen bzw. Nippel läßt sich jedoch auch durch eine mechanische Rohrendenumformung erreichen. Bislang wird allerdings die mechanische Rohrendenumformung nur dazu eingesetzt, Rohrenden aufzuweiten, und zwar konisch oder zylinderisch. Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung liegt somit darin, die mechanische Rohrendenumformung derart zu gestalten, daß nicht nur eine Aufweitung des Rohres erreicht werden kann, sondern sich eine Struktur in Form von Nippel bzw. Tüllen herstellen läßt. Prinzipiell werden bei diesen Verfahren die zu bearbeitenden Rohre in einem Spannstock mit zwei Halbschalen gespannt, wobei das Rohrende in Richtung Arbeitsachse freiliegt. Zur Herstellung der beschriebenen Heizkörperverrohrungsstücke erfolgt die Umformung nunmehr in mehreren Umformoperationen mit Innendornen, Außenhülsen, Bördeln und Kombinationen derselben. Beim Verformungsprozeß wird das Rohr aufgeweitet, danach eingezogen oder axial gegen den Spannstock gedrückt. Die Werkzeugfolgen sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die gewünschte Endform des Rohres ohne Überschreitung der maximalen Dehnungsfähigkeit des Rohres einstellt. Bei mehreren aufeinanderfolgenden Bördeln bzw. Querschnittsveränderungen, wie im vorliegenden Fall zur Tüllen- bzw. Nippelherstellung, sind weitere Zwischenklemmer erforderlich, gegen welche die Bördel angepreßt werden können. Das Zwischenklemmen kann entweder mittels weiterer Klemmstücke oder durch Umspannen des Werkzeugs erfolgen. Bei vollautomatischer Fertigung sehr hoher Stückzahlen ist bei geraden Rohren auch ein Werkstücktransfer nach jeder Bearbeitungsstufe möglich, wobei die Anzahl der erforderlichen Spannwerkzeuge der Anzahl der Umformwerkzeuge entspricht. Die Taktzeiten werden durch diese Maßnahme erheblich verkürzt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßer Heizkörperanschlußbogen mit angeformtem Nippel bzw. Tülle im Schnittbild,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des in Fig. 1 durch den Kreis eingegrenzten Bereichs,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anschlußkomponente mit angeformten Nippel bzw. Tüllen für ein Heizkörperanschluß T-Stück im Schnittbild und

Fig. 4 einen erfindungsgemäß angeformten Nippel mit integrierter Ringscheibe.

Fig. 1 zeigt ein Heizkörperanschlußbogen 1 der erfindungsgemäß einstückig hergestellt wurde. Die Formung des Nippels 2 mit Anschlagkragen 3 erfolgte beispielsweise durch eine mechanische Umformung. Eine vergrößerte Darstellung eines Wandungsabschnitts im Bereich des Ausschnitts 2 ist in Fig. 2 zu sehen. Auf den Nippel 2 läßt sich beispielsweise ein Kunststoffrohr schieben, das mittels der ringförmigen Ausstülpungen 4 gehalten und abgedichtet wird.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Anschlußkomponente für ein Heizkörperanschluß T-Stück abgebildet. Dieses weist an beiden Enden angeformte Anschlußnippel 5, 6 auf, die wie beim ersten Ausführungsbeispiel, dazu dienen, einen Kunststoffschlauch oder -rohr aufzunehmen. Eine Besonderheit dieser Anschlußkomponente liegt jedoch darin, daß ebenfalls eine Ausstülpung 7 angeformt ist. Diese kann nach der Umformung beispielsweise durch ein mechanisches Aushalsen in einem nachfolgenden Prozeßschritt geöffnet werden, um darin ein Rohrstück aufnehmen zu können. Bislang wurden derartige Anschlußkomponenten zwar ebenfalls einstückig hergestellt, jedoch als Drehteil mit enormen Material- und Arbeitsaufwand. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann diese Anschlußkomponente nun in einstückiger Weise aus einem herkömmlichen Metallrohr gefertigt werden, was mit wesentlich geringerem Materialaufwand verbunden ist.

In Fig. 4 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Nippels 8 am Ende eines ansatzweise gezeigten Rohres 9 dargestellt. Der Nippel 8 weist vorzugsweise ringförmige Ausstülpungen 10 auf, deren abgerundete Außenkontur plateauartig abgeflacht ist. An den Übergangsstellen 11, 12 eines Plateaus 13 zur ursprünglich angeformten Ausstülpung entsteht jeweils eine Kante, deren Kerbwirkung auf einen aufgeschobenen Kunststoffschlauch oder ein aufgeschobenes Kunststoffrohr zu einer besonders dichten Verbindung führt. Der Kunststoffschlauch (nicht dargestellt) wird z. B. mit einem Werkzeug auf den Nippel gegen einen ersten Anschlagkragen 14 gezogen. Damit sich das Werkzeug bei diesem Vorgang am Heizkörperrohr abstützen kann, ist zusätzlich zum Anschlagkragen 14 eine Ringscheibe 15 hinter dem Anschlagkragen 14 angeordnet. Die Ringscheibe wurde in den Umformprozeß mit eingebunden, wodurch sie zu beiden Seiten 16, 17 von der Nippelgeometrie teilweise umschlossen wird und so einen festen Sitz erhält. Durch den Einsatz der Ringscheibe 15 ist es nicht erforderlich für die Abstützung des oben genannten Werkzeugs einen großen Anschlagkragen 14 bzw. mehrere hintereinander angeordnete Anschlagkragen anzuordnen. Dies hat den Vorteil, daß beim Umformprozeß keine unerwünscht hohe Materialbeanspruchung auftritt, die im äußersten Fall eine Rißbildung und damit eine undichte Stelle zur Folge haben kann.

Claims

1. Heizkörperverrohrungsstück, insbesondere Heizkörperanschlußbogen (1) oder Komponente eines Heizkörperanschluß-T-Stückes, aus Metall mit einer Tülle oder einem Nippel (2, 5, 6) für den Anschluß eines Kunststoffrohres oder Kunststoffschlauches, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle oder der Nippel (2, 5, 6) angeformt ist.

2. Heizkörperverrohrungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung des Kunststoffrohres am Nippel oder an der Tülle wenigstens eine Ausstülpung (4) angeformt ist.

3. Heizkörperverrohrungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ausstülpung auf der Außenseite eine plateauartige Abflachung aufweist.

4. Heizkörperverrohrungsstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tülle oder dem Nippel ein Anschlagkragen (3) angeformt ist.

5. Heizkörperverrohrungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Anschlagkragens oder an Stelle des Anschlagskragens die Tülle oder der Nippel ein Ringelement aufweist.

6. Heizkörperverrohrungsstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ausstülpung (7) angeformt ist, die sich zur Aufnahme eines Rohrstücks öffnen läßt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Heizkörperverrohrungsstücks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle oder der Nippel durch eine mechanische Rohrendenumformung hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende zur Umformung mit einem Innendorn mehrfach aufgeweitet und mit Mittel zum Bördeln mehrfach eingezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bördeln mehrere Zwischenklemmer eingesetzt werden, die als Gegenhalter dienen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für einen hohen Durchsatz für jeden Umformschritt ein separates Umformwerkzeug verwendet wird.