PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60108558T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001164346
Titel Dichtungshülse zum Erzielen einer dichten Verbindung zwischen zwei flachen paralellen Wänden aus dünnwandinem Blech
Anmelder Zehnder Group Services, Evry, FR
Erfinder Mandel, Eric, 02100 Saint Quentin, FR
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60108558
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 14.06.2001
EP-Aktenzeichen 014015564
EP-Offenlegungsdatum 19.12.2001
EP date of grant 26.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse F28F 9/26(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B23K 11/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B23K 33/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      F28F 9/18(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hülse zum dichten Verbinden durch elektrisches Widerstandsschweißen von zwei voneinander beabstandeten flachen Wänden aus Blech, die im wesentlichen parallel verlaufen und eine relativ geringe Dicke haben.

Sie kann zum dichten Koppeln zweier Behälter mit groß bemessenen und geringe Dicken aufweisenden flachen Wänden Anwendung finden, um eine Zirkulation eines Mediums zwischen den beiden Behältern zu ermöglichen.

Insbesondere findet sie zum Koppeln zweier Tafeln eines Wasserkreislaufheizkörpers Anwendung, wie in 1 dargestellt ist.

Gemäß dieser Figur enthält der im Querschnitt dargestellte Heizkörper zwei Teile 1, 2, die jeweils zwei Kollektoren 3 und 4 enthalten, an welche die Heizelemente 5, 6 des Heizkörpers angeschweißt sind, die jeweils beispielsweise aus rechteckförmigen Flachrohren bestehen. Wie dies bekannt ist, sind die beiden auf einer gleichen Seite des Heizkörpers liegenden Kollektoren 3, 4 über zumindest eine Hülse 7 miteinander gekoppelt, die durch diese hindurch den Durchtritt von heißem Wasser von einem Kollektor zum anderen und damit von einem Heizelement des Heizkörpers zum anderen gewährleistet und dabei aus ästhetischen Gründen für einen Abstand e zwischen den beiden Kollektoren 3, 4 sorgt.

Jede Verbindungshülse 7 liegt in Form von zwei identischen kegelstumpfförmigen Teilen 7a, 7b vor, deren im Durchmesser geringste Abschnitte einander gegenüberliegen, und die zwei jeweilige Bohrungen 3a, 4a der beiden einander entgegengesetzten flachen Blechwände 3b, 4b der beiden Kollektoren 3, 4 durchsetzen, welche im vorliegenden Fall einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

Die Befestigung der beiden Kollektoren 3, 4 und ihre relative Dichtheit werden durch ringförmige Schweißnähte 8 zum Befestigen der Ränder der Bohrungen 3a, 4a der Bleche 3b, 4b jeweils an den kegelstumpfförmigen Teilen 7a, 7b der Hülse 7 gewährleistet, die zugleich durch elektrisches Widerstandsschweißen hergestellt werden.

Bei dieser bekannten Verbindungsart besteht eine Schwierigkeit in der Bildung der Schweißnähte 8 zum Befestigen der relativ dünnen Bleche 3b, 4b mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 bis 1,5 mm an der relativ massiven Hülse 7, ohne eine bleibende Verformung dieser Bleche nach dem Verschweißen hervorzurufen und dabei für die Dichtheit, den mechanischen Halt und die gewünschte Entfernung e mit dauerhaft relativ zuverlässiger Reproduzierbarkeit derselben nach Festlegung der Schweißparameter zum Ankoppeln weiterer Heizkörperkollektoren zu sorgen.

Mit konventionellen Verbindungshülsen, wie sie in 1 dargestellt sind, sind zum Erreichen einer guten mechanischen Verbindungsfestigkeit und einer zufriedenstellenden Dichtheit sehr hohe Schweißdruckwerte sowie hohe Stromstärken erforderlich. Ferner ist eine relativ langwierige und damit kostspielige und aufwendige mechanische Vorbereitung der Löcher bzw. Bohrungen unerlässlich, die zum Aufnehmen der Verbindungshülse bestimmt sind.

Unter diesen Bedingungen ist es somit unmöglich, in zuverlässiger und wiederholbarer Art und Weise eine dichte Kopplung ohne Verformung und mit der gewünschten konstanten Entfernung e bei zufriedenstellendem mechanischen Halt zu erreichen, wobei die Schweißparameter und die erhaltenen Ergebnisse gegensätzlich sind.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben genannten Nachteile vorbekannter Verbindungshülsen zu beseitigen, indem eine Hülse vorgeschlagen wird, die so angeordnet ist, dass nicht nur der normalerweise angelegte Schweißdruck erheblich vermindert wird, sondern auch die Schweißstromstärken, ohne vorheriges Vorsehen von Löchern oder Bohrungen zum Aufnehmen der Hülse, die auf die einfachste geometrische Formel gebracht sind. Die erfindungsgemäße Hülse erfordert kein Werkzeug bzw. Zwischenteil zum Halten derselben, wobei eine geringe Restverformung und ein gleich bleibender Abstand zwischen den flachen Wänden gewährleistet sind.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hülse zum dichten Verbinden von zwei voneinander beabstandeten flachen Wänden aus Blech, die im wesentlichen parallel verlaufen und eine relativ geringe Dicke haben, indem die Ränder zweier Bohrungen der beiden Wände mit den entsprechenden Umfangsbereichen der sich quer zu den beiden Wänden verlaufenden Hülse durch elektrisches Widerstandsschweißen verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ausgehend von zumindest einem der Hülsenenden zwei aufeinanderfolgende kegelstumpfförmige Teile enthält, wobei das von dem Ende der Hülse ausgehende erste kegelstumpfförmige Teil eine geringere Neigung als das zweite kegelstumpfförmige, nachfolgende Teil aufweist und es ermöglicht, zugleich die Hülse in die entsprechende Bohrung der Wand einzusetzen und bei einem zwischen Hülse und Wand ausgeübten Schweißdruck und bei angelegtem Schweißstrom den Rand der Bohrung vorab umzuformen, um ihn in engen Kontakt mit dem ersten kegelstumpfförmigen Teil zu bringen, um ihn anschließend in engem Kontakt mit dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil umzuformen und den umgeformten Rand mit dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil zu verschweißen.

Vorzugsweise enthält die Hülse auch ausgehend vom anderen entgegengesetzten Ende der Hülse zwei aufeinanderfolgende kegelstumpfförmige Teile, wobei das von dem entgegengesetzten Ende der Hülse ausgehende dritte kegelstumpfförmige Teil eine geringere Neigung als das nachfolgende vierte kegelstumpfförmige Teil aufweist und es ermöglicht, zugleich die Hülse in die entsprechende Bohrung der anderen flachen Wand einzusetzen und bei einem zwischen der Hülse und der anderen Wand ausgeübten Schweißdruck und bei angelegtem Schweißstrom den Rand der Bohrung vorab umzuformen, um ihn in engen Kontakt mit dem dritten kegelstumpfförmigen Teil zu bringen, um ihn anschließend in engem Kontakt mit dem vierten kegelstumpfförmigen Teil umzuformen und den umgeformten Rand mit diesem vierten kegelstumpfförmigen Teil zu verschweißen.

Vorteilhaft sind das erste und das zweite kegelstumpfförmige Teil und/oder das dritte und das vierte kegelstumpfförmige Teil über eine konkave Verbindung verbunden, die einen Krümmungsradius aufweist, der eine optimale Umformung des Randes der Bohrung bei ihrem Übergang vom ersten und/oder dritten kegelstumpfförmigen Teil zum zweiten und/oder vierten kegelstumpfförmigen Teil ermöglicht.

Die das erste und/oder dritte kegelstumpfförmige Teil der Hülse definierende Wand weist eine Dicke auf, die im wesentlichen gleich der Dicke einer jeden flachen Wand ist, und der Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil und/oder dem dritten und dem vierten kegelstumpfförmigen Teil weist eine Dicke auf, die annähernd gleich der einer jeden flachen Wand ist.

Die Neigung des ersten und/oder des dritten kegelstumpfförmigen Teils entspricht einem Winkel zwischen etwa 28° und 32° und die Neigung des zweiten und/oder des vierten kegelstumpfförmigen Teils entspricht einem Winkel zwischen etwa 43° und 47°.

Das erste und das zweite kegelstumpfförmige Teil sind bezüglich der Mittelquerebene der Hülse symmetrisch zu dem dritten und dem vierten kegelstumpfförmigen Teil angeordnet.

Vorteilhaft kann die Hülse einen Kragen enthalten, der in der Mittelquerebene der Hülse liegt und dessen Dicke im wesentlichen dem Abstand entspricht, der die beiden flachen Wände voneinander trennt.

Vorzugsweise weist die konkave Verbindung einen Krümmungsradius auf, der zwischen etwa 3,7 mm und etwa 4,3 mm liegt.

Die Hülse wird vorteilhaft zum dichten Verbinden von zwei parallel verlaufenden flachen Wänden zweier Kollektoren von zwei jeweiligen identischen Teilen eines Wasserkreislaufheizkörpers verwendet, wobei die Mittelbohrung der Hülse den Wasserkreislauf zwischen den beiden Kollektoren ermöglicht.

Nach einer Ausführungsform besteht die Hülse aus Stahl.

Die Dicke einer jeden flachen Wand beträgt etwa 1 bis 1,5 mm.

Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zum dichten Verbinden von zwei voneinander beabstandeten flachen Wänden vor, die im wesentlichen parallel verlaufen und eine relativ geringe Dicke haben, mittels zumindest einer Hülse, wie sie vorangehend definiert ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es darin besteht, die Hülse mit ihrem ersten kegelstumpfförmigen Teil mittels Schwerkraft in Anlage an die entsprechende Bohrung von der einen unteren Wand der flachen Wände zu bringen, die in horizontaler Stellung gehalten wird, die andere obere flache Wand oberhalb der unteren Wand so anzuordnen, dass der dritte kegelstumpfförmige Teil der Hülse in Anlage an die entsprechende Bohrung der oberen Wand gebracht wird, einen Druck zumindest auf die obere Wand auszuüben und einen elektrischen Schweißstrom so anzulegen, dass der Rand einer jeden Bohrung umgeformt wird, um ihn nacheinander in engen Kontakt mit den beiden entsprechenden kegelstumpfförmigen Teilen der Hülse zu bringen und den umgeformten Rand mit dem stärker geneigten kegelstumpfförmigen Teil der Hülse zu verschweißen.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden erläuternden Beschreibung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen besser verständlich, die sich nur beispielhaft verstehen und sich auf eine Ausführungsform der Erfindung beziehen, worin zeigt:

1 eine Querschnittsansicht zweier identischer Teile eines Heizkörpers, die über zumindest zwei Hülsen aus dem Stand der Technik zusammengefügt sind,

2 eine vergrößerte Ansicht im Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungs- bzw. Anschlusshülse,

3 bis 5 verschiedene Schritte beim Umformen der Ränder von Bohrungen der flachen Wände, die in dichter Weise jeweils am entsprechenden Umfang der erfindungsgemäßen Hülse zu verweißen sind,

6 und 7 teilweise eine vorbekannte Anschlusshülse mit jeweils unterschiedlicher Konizität, die zu einem Verformen und Ausreißen aus den flachen Wänden führt, und

8 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anschlusshülse.

Die Erfindung wird bei Anwendung auf die Kopplung zweier Teile eines Wasserkreislaufheizkörpers beschrieben, wobei es sich jedoch versteht, dass sie in allgemeiner Weise bei Behältern Anwendung finden kann, die über ihre flachen Wände mit großen Abmessungen und geringen Dicken in dichter Weise miteinander so gekoppelt werden müssen, dass eine Zirkulation eines Mediums zwischen diesen beiden Behältern möglich ist.

2 zeigt eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Hülse, die es ermöglicht, die beiden flachen Wände 3b, 4b der beiden Kollektoren 3 und 4 des Heizkörpers aus 1 so miteinander zu koppeln, dass sie eine Wasserzirkulation zwischen den beiden Kollektoren gewährleisten.

Die Hülse 9 enthält in symmetrischer Anordnung bezüglich der Mittelquerebene P derselben zwei jeweils von einem Hülsenende ausgehende kegelstumpfförmige Teile 10, die jeweils von einem Ende der Hülse 9 ausgehen, und zwei weitere kegelstumpfförmige Teile 11, die jeweils das kegelstumpfförmige Teil 10 fortsetzen und eine größere Neigung als das kegelstumpfförmige Teil 10 aufweisen. Die beiden aneinandergrenzenden kegelstumpfförmigen Teile 11 sind über ein zylindrisches Mittelteil 12 miteinander verbunden.

Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Hülse 9 entspricht die Neigung der beiden kegelstumpfförmigen Teile 11 einem Winkel A1 von 45°, während die Neigung der beiden kegelstumpfförmigen Teile 10 einem Winkel A2 von 30° entspricht. Vorzugsweise entspricht die Neigung der beiden kegelstumpfförmigen Teile 10 einem Winkel A2 zwischen 28° und 32°, und die Neigung der kegelstumpfförmigen Teile 11 entspricht einem Winkel zwischen etwa 43° und 47°.

Ferner hat die jedes kegelstumpfförmige Teil 10 definierende kegelstumpfförmige Wand eine Dicke ep, die im wesentlichen gleich der Dicke einer jeden flachen Wand 3b, 4b der beiden Kollektoren 3, 4 ist, d. h. in der Größenordnung von 1 bis 1,5 mm liegt.

Jedes kegelstumpfförmige Teil 10 ist an seiner Außenfläche mit der Außenfläche des nachfolgenden kegelstumpfförmigen Teils 11 über eine konkave Verbindung 13 verbunden, die einen Krümmungsradius R vorzugsweise zwischen etwa 3,7 mm und etwa 4,3 mm hat.

Beispielhaft beträgt auf jeder Seite der Hülse 9 der Durchmesser D1 der inneren Eintrittsbohrung 13 mm, bei einem Außendurchmesser D2 des zylindrischen Abschnitts 12 von 27 mm. Ferner erstreckt sich die auf jeder Seite der Hülse 9 liegende Eintrittsbohrung mit dem Durchmesser D1 über eine axiale Länge l1, die im wesentlichen gleich der Dicke ep des entsprechenden zylindrischen Teils 10 ist, die im vorliegenden Fall 1,13 mm beträgt. Der Durchmesser D3, den der Verbindungsabschnitt zwischen zwei kegelstumpfförmigen Teilen 10, 11 aufweist, beträgt 20,62 mm und die Länge L der Hülse 9 beträgt 18 mm. Der Durchmesser D4 der Mittelbohrung der Hülse 9, über welche die beiden kegelstumpfförmigen inneren Seitenflächen der beiden Teile 10 verbunden sind, beträgt 17 mm. Schließlich sei angemerkt, dass die Dicke er der Wand, die sich im Anschlussbereich der Wand eines jeden Teils 10 mit der den kegelstumpfförmigen Teil 11 definierenden Wand befindet, annähernd gleich der Dicke ep ist.

Selbstverständlich verstehen sich die oben gemachten Angaben zu den Abmessungen der Hülse nur beispielhaft. Jedoch müssen die Werte für die Winkel A1 und A2 der kegelstumpfförmigen Teile 10, 11 und des Krümmungsradius der konkaven Verbindung 13 bei anderen Abmessungen der Hülse 9 eingehalten werden und auch der Wert der Dicke ep eines jeden kegelstumpfförmigen Teils 10 sowie der Wert der Dicke er des Übergangsbereichs zwischen den beiden entsprechenden kegelstumpfförmigen Teilen 10, 11 haben eine große Bedeutung, wie nachfolgend verständlich wird.

Nachfolgend wird das Prinzip des dichten Verschweißens der beiden flachen Wände 3b und 4b mit relativ geringer Dicke der beiden Kollektoren 3, 4 mit der Hülse 9 anhand von 3 bis 5 beschrieben, in denen der Übersicht halber nur die beiden Wände 3b, 4b der Kollektoren 3, 4 als einfache obere 3b. bzw. untere Platte 4b dargestellt sind.

Zunächst wird die Hülse 9 mittels Schwerkraft stehend in die Bohrung 4a der unteren Wand 4b eingesetzt, die über ein geeignetes Abstützmittel (nicht dargestellt) horizontal gehalten wird, so dass das eine der beiden kegelstumpfförmigen Teile 10 an den Umfangsrand der Bohrung 4a in Anlage gelangt, die damit die Hülse 9 positioniert, ohne dass dabei besondere Toleranzen hinsichtlich Durchmesser der Bohrung 4a vorzusehen wären. Anschließend wird die obere flache Wand 3b oberhalb der unteren Wand 4b so angeordnet, dass die entsprechende Bohrung 3a mit ihrem Umfangsrand an das andere kegelstumpfförmige Teil 10 der Hülse 9 in Anlage gelangt, wie strichpunktiert in 3 dargestellt ist, die auch zeigt, dass die beiden Wände 3b, 4b parallel zueinander durch einen Abstand d von beispielsweise 12 mm voneinander getrennt sind.

Das Verschweißen der Wände 3b, 4b mit der Hülse 9 erfolgt mit Hilfe eines an sich bekannten Widerstandsschweißgeräts, vom Typ beispielsweise mit zwei Pneumatikkraftzylindern, nämlich einem oberen und einem unteren, welche Schweißelektroden tragen, zwischen denen die übereinanderliegenden Wände 3b, 4b angeordnet sind. Bei dieser Art von Gerät setzen sich die Phasen eines Widerstandsschweißzyklus mittels Elektroden aus einer ersten sogenannten Andockphase zusammen, bei der die Elektroden ausgehend von einer Rückzugsstellung den zu verschweißenden Teilen bis zur Berührung angenähert werden, sowie aus einer zweiten sogenannten Andrückphase, um die Schweißkraft auszuüben, einer dritten Schweißstromübertrittsphase, bei der die zu verschweißenden Teile erweichen und etwas mit den Elektroden gemäß der Bewegung zusammengedrückt werden, wobei weiterhin die Schweißkraft aufgebracht wird, einer vierten sogenannten Schmiedephase, bei welcher der Schweißstrom mit Halten einer Kraft unterbrochen wird, und einer fünften Phase, bei welcher die Schweißelektroden voneinander entfernt werden. Jedoch ist es für die Erfindung vorteilhaft, die Schmiedephase vor der dritten Schweißstromübertrittsphase anzuwenden.

Die Anwendung des oben definierten Schweißzyklus bei den Wänden 3b, 4b läuft damit in folgender Weise ab.

Der obere und untere Kraftzylinder, welche die Schweißelektroden tragen, werden jeweils auf der oberen Wand 3b und unter der unteren Wand 4b in Kontakt gebracht, um auf diese den Schweißdruck auszuüben, wobei die Übertragung des Schmiedestroms es der Hülse ermöglicht, aufgrund der geringen Dicke ep der Wand eines jeden kegelstumpfförmigen Teils 10, sich sehr schnell zu erhitzen und die Hitze durch Joule-Effekt auf den Umfang einer jeden Bohrung 3a, 4a der Wände 3b, 4b zu übertragen und damit eine optimale kegelartige Umformung des Rands einer jeden Bohrung bei einer Widerstandsschweißung zu ermöglichen, wie in 3 dargestellt ist. Damit ermöglicht der Winkel A2 eines jeden kegelstumpfförmigen Teils 10 nicht nur, die Hülse 9 in die Bohrungen 3a, 4a der Wände 3b, 4b zu positionieren, sondern auch den Rand einer jeden Bohrung vorzubereiten oder genauer gesagt einer Schmiedeformung zu unterwerfen, um ihn in engen Kontakt mit dem Umfang des entsprechenden kegelstumpfförmigen Teils 10 zu bringen. Der Wandabschnitt einer jeden Bohrung, der erhitzt und über das kegelstumpfförmige Teil 10 mit dem Wert des Winkels A2 vorgeformt wurde, ermöglicht es, diesen in engen Kontakt mit dem kegelstumpfförmigen Teil 11 mit dem Winkel A1 zu bringen, um sich einwandfrei an dieses anzuschmiegen, und damit einen einheitlichen Übertritt des für eine solide und qualitativ hochwertige Schweißung unumgänglichen Schweißstroms zu gewährleisten, wobei der Wert des Winkels A1 eines jeden kegelstumpfförmigen Teils 11 es ermöglicht, eine Durchlochung des Wandabschnitts in Kontakt mit der Hülse 9 zu vermeiden. Eben bei der Gleitphase des umgeformten Wandabschnitts einer jeden Bohrung 3a, 4a von der wertmäßig dem Winkel A2 entsprechenden Neigung zur wertmäßig dem Winkel A1 entsprechenden Neigung spielt der Krümmungsradius R der konkaven Verbindung 13 eine bedeutende Rolle, um von der umgeformten Wand des kegelstumpfförmigen Teils 10 auf das kegelstumpfförmige Teil 11 einen Rolleffekt auszuüben, wie in 4 dargestellt ist. In der Tat würde nämlich ein zu geringer Krümmungsradius der Verbindung 13, der bis zu einer einem Bruch ähnlichen Verbindungsverformung gehen kann, schlagartig das heiße Material der umgeformten Wand mitreißen, da eine solche Verbindung dann in gewisser Weise einen Unterbrechungspunkt beim Eindrücken der umgeformten Wand darstellen würde, was ein unvermeidliches Abscheren des Materials zur Folge hätte. Bei einem zu großen Krümmungsradius R der Verbindung 13 wäre es der umgeformten Wand nicht möglich, von dem kegelstumpfförmigen Teil 10 zum kegelstumpfförmigen Teil 11 in einer ausreichend kurzen Zeit überzugehen, damit das vorab umgeformte Material noch unter für eine wirkungsvolle Schweißnaht optimalen Formbarkeitsbedingungen vorliegt.

Somit hat der Winkel A2 eines jeden kegelstumpfförmigen Teils 10 einen Wert, mit dem das Material des jede Bohrung 3b, 4b umgebenden Wandabschnitts mit geringem Druck durchdrungen und der Übertritt des Stroms gewährleistet werden kann und damit eine Wand erhitzt, schmiedegeformt und kegelförmig umgearbeitet werden kann, die eine ideale Schweißnaht für das kegelstumpfförmige Teil 11 mit dem Winkel A1 aufweist. So wurde festgestellt, dass die Schweißdruckwerte, welche die erfindungsgemäße Hülse 9 ermöglicht, vier mal kleiner sind als diejenigen, die für bisher bekannte Kopplungshülsen erforderlich sind.

6 zeigt die Verwendung einer Kopplungshülse 7 vom in 1 dargestellten Typ, um die beiden Wände 3b, 4b zu koppeln, die auf jeder Seite nur einen kegelstumpfförmigen Teil mit einer Neigung hat, die einem Winkelmaß A3 entspricht, das kleiner oder gleich 30° ist. Eine derartige Hülse würde bei den Schweißvorgängen unvermeidlich zu einem Durchstechen der Wände 3b, 4b mit einem Abstand zwischen den beiden Wänden quasi gleich null führen.

7 zeigt, dass mit einer Kopplungshülse 7, die auch auf jeder Seite nur einen kegelstumpfförmigen Teil mit einer Neigung hat, die einem Winkel A4 entspricht, der größer oder gleich 45° ist, diese auch ungeeignet wäre, um eine für die Schweißung gute Kontaktfläche zu bilden, und dazu führen würde, den Druck und die Schweißstromstärke erhöhen zu müssen und damit das Material der Wand zu verbrennen, sie zu verformen und abzureißen, wie in dieser Figur dargestellt ist.

Dagegen ermöglicht es die erfindungsgemäße Hülse 9, die beiden Wände in dichter Weise wirkungsvoll mit dieser mit einem Abstand bzw. einer Entfernung e (beispielsweise in der Größenordnung von 7 mm) zwischen den Wänden zu verschweißen, der bei sämtlichen Schweißvorgängen von Wänden mit den gleichen Hülsen 9 absolut konstant ist.

8 stellt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Hülse 9 dar, die einen Kragen 14 enthält, der in der Mittelquerebene der Hülse liegt und dessen Dicke im wesentlichen gleich dem Abstand bzw. der Entfernung e ist, der bzw. die die beiden Wände 3b, 4b voneinander trennen muss, wenn diese mit der Hülse 9 verschweißt werden. Somit ermöglicht der Kragen 14 es den beiden zu verschweißenden Wänden 3b, 4b, sich am Ende des Schweißvorgangs jeweils an seinen beiden gegenüberliegenden Seitenflächen abzustützen und damit die Funktion eines mechanischen Anschlags zu gewährleisten, mit dem eine zuverlässige und konstante Entfernung e erhalten werden kann. In diesem Fall ist es unerlässlich, dass der Übertritt des Stroms gerade vor der Andockphase der Wände 3b, 4b an den beiden Seiten des Kragens 14 der Hülse 9 unterbrochen wird und dass der Schweißdruck einige Zeit aufrecht gehalten wird, um ein Abkühlen zu gestatten, bei dem die elastische Rückstellkraft eines zu heißen Wandmaterials aufgehoben wird.

Mit der erfindungsgemäßen Hülse können somit die Probleme beim Zusammenfügen zweier geschlossener dünnwandiger Behälter gelöst werden, indem die elektrische Widerstandsschweißtechnik Anwendung findet und dabei technische und ästhetische Leistungen geboten werden, die mit vorbekannten Verbindungsteilen oder -organen unmöglich erreicht werden konnten. Ferner kann die erfindungsgemäße Hülse einfach hergestellt werden und ist dabei sehr kostengünstig.


Anspruch[de]
  1. Hülse zum dichten Verbinden von zwei voneinander beabstandeten flachen Wänden aus Blech, die im wesentlichen parallel verlaufen und eine relativ geringe Dicke (3b, 4b) haben, indem die Ränder zweier Bohrungen (3a, 4a) der beiden Wände (3b, 4b) mit den entsprechenden Umfangsbereichen der sich quer zu den beiden Wänden verlaufenden Hülse (9) durch elektrisches Widerstandsschweißen verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgehend von zumindest einem der Hülsenenden zwei aufeinanderfolgende kegelstumpfförmige Teile (10, 11) enthält, wobei das von dem Ende der Hülse (9) ausgehende erste kegelstumpfförmige Teil (10) eine geringere Neigung als das zweite kegelstumpfförmige, nachfolgende Teil (11) aufweist und es ermöglicht, zugleich die Hülse (9) in die entsprechende Bohrung (3a, 4a) der Wand (3b, 4b) einzusetzen und bei einem zwischen Hülse (9) und Wand (3b, 4b) ausgeübten Schweißdruck und bei angelegtem Schweißstrom den Rand der Bohrung (3a, 4a) vorab umzuformen, um ihn in engen Kontakt mit dem ersten kegelstumpfförmigen Teil (10) zu bringen, um ihn anschließend in engem Kontakt mit dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil (11) umzuformen und den umgeformten Rand mit dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil (11) zu verschweißen.
  2. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch ausgehend vom anderen entgegengesetzten Ende der Hülse (9) zwei aufeinanderfolgende kegelstumpfförmige Teile (10, 11) enthält, wobei das von dem entgegengesetzten Ende der Hülse (9) ausgehende dritte kegelstumpfförmige Teil (10) eine geringere Neigung als das nachfolgende vierte kegelstumpfförmige Teil (11) aufweist und es ermöglicht, zugleich die Hülse (9) in die entsprechende Bohrung (3a, 4a) der anderen flachen Wand (3b, 4b) einzusetzen und bei einem zwischen der Hülse (9) und der anderen Wand (3b, 4b) ausgeübten Schweißdruck und bei angelegtem Schweißstrom den Rand der Bohrung (3a, 4a) vorab umzuformen, um ihn in engen Kontakt mit dem dritten kegelstumpfförmigen Teil (10) zu bringen, um ihn anschließend in engem Kontakt mit dem vierten kegelstumpfförmigen Teil (11) umzuformen und den umgeformten Rand mit diesem vierten kegelstumpfförmigen Teil (11) zu verschweißen.
  3. Hülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite kegelstumpfförmige Teil (10, 11) und/oder das dritte und das vierte kegelstumpfförmige Teil (10, 11) über eine konkave Verbindung (13) verbunden sind, die einen Krümmungsradius (R) aufweist, der eine optimale Umformung des Randes der Bohrung (3a, 4a) bei ihrem Übergang vom ersten und/oder dritten kegelstumpfförmigen Teil (10) zum zweiten und/oder vierten kegelstumpfförmigen Teil (11) ermöglicht.
  4. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das erste und/oder dritte kegelstumpfförmige Teil (10) der Hülse (9) definierende Wand eine Dicke (ep) aufweist, die im wesentlichen gleich der Dicke einer jeden flachen Wand (3b, 4b) ist, und der Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten kegelstumpfförmigen Teil (10, 11) und/oder dem dritten und dem vierten kegelstumpfförmigen Teil (10, 11) eine Dicke aufweist, die annähernd gleich der einer jeden flachen Wand (3b, 4b) ist.
  5. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des ersten und/oder des dritten kegelstumpfförmigen Teils (10) einem Winkel zwischen etwa 28° und 32° entspricht und die Neigung des zweiten und/oder des vierten kegelstumpfförmigen Teils (11) einem Winkel zwischen etwa 43° und 47° entspricht.
  6. Hülse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite kegelstumpfförmige Teil (10, 11) bezüglich der Mittelquerebene der Hülse (9) symmetrisch zu dem dritten und dem vierten kegelstumpfförmigen Teil (10, 11) angeordnet sind.
  7. Hülse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kragen (14) enthält, der in der Mittelquerebene der Hülse (9) liegt und dessen Dicke im wesentlichen dem Abstand (e) entspricht, der die beiden verschweißten flachen Wände (3b, 4b) voneinander trennt.
  8. Hülse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Verbindung (13) einen Krümmungsradius (R) aufweist, der zwischen etwa 3,7 mm und etwa 4,3 mm liegt.
  9. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Stahl besteht.
  10. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer jeden flachen Wand (3b, 4b) etwa 1 bis 1,5 mm beträgt.
  11. Verwendung einer Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, zum dichten Verbinden von zwei parallel verlaufenden flachen Wänden (3b, 4b) zweier Kollektoren (3, 4) von zwei jeweiligen identischen Teilen eines Wasserkreislaufheizkörpers (1, 2), wobei die Mittelbohrung der Hülse (9) den Wasserkreislauf zwischen den beiden Kollektoren (3, 4) ermöglicht.
  12. Verfahren zum dichten Verbinden von zwei voneinander beabstandeten flachen Wänden, die im wesentlichen parallel verlaufen und eine relativ geringe Dicke (3b, 4b) haben, mittels zumindest eine Hülse (9) wie sie in Anspruch 2 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die Hülse (9) mit ihrem ersten kegelstumpfförmigen Teil (10) mittels Schwerkraft in Anlage an die entsprechende Bohrung (4a) von der einen unteren Wand (4) der flachen Wände zu bringen, die in horizontaler Stellung gehalten wird, die andere obere flache Wand (3b) oberhalb der unteren Wand (4b) so anzuordnen, dass der dritte kegelstumpfförmige Teil (10) der Hülse (9) in Anlage in die entsprechende Bohrung (3a) der oberen Wand (3b) gebracht wird, einen Druck zumindest auf die obere Wand (3a) auszuüben und einen elektrischen Schweißstrom so anzulegen, dass der Rand einer jeden Bohrung umgeformt wird, um ihn nacheinander in engen Kontakt mit den beiden entsprechenden kegelstumpfförmigen Teilen (10, 11) der Hülse (9) zu bringen und den umgeformten Rand mit dem stärker geneigten kegelstumpfförmigen Teil (11) der Hülse (9) zu verschweißen.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com