Verfahren und Vorrichtung zur gefalzten oder gebördelten Verbindung eines Rohres mit einem Abschlussteil

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gefalzten oder gebördelten Verbindung eines ein Rohr­ende und eine Rohrwand aufweisenden Rohres od. dgl., ggf. großen Durchmessers, mit einem Abschlußteil in Form eines Deckels od. dgl., insbesondere eines Abschlußteils mit einem gekrümmten Anschlußteil, wobei vorzugsweise das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht, wobei weiterin an dem Abschluß­teil ein Falzrand so ausgeformt wird, daß er die Rohr­wand außen übergreift, daß der Falzrand dann mit einer Einfaltung versehen wird und schließlich in die Rohr­wand von außen eingefalzt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft zunächst verfahrensmäßig ein Ver­fahren zur gefalzten oder gebördelten Verbindung eines ein Rohrende und eine Rohrwand aufweisenden Rohres od. dgl., ggf. großen Durchmessers, mit einem Abschlußteil in Form eines Deckels od. dgl., insbesondere eines Ab­schlußteils mit einem gekrümmten Anschlußteil, wobei vor­zugsweise das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht.

[0002] Es ist bereits ein Verfahren zur gefalzten Verbindung eines Rohres mit einem Deckel bekannt, das insbesondere zur An­wendung bei der Herstellung von Auspufftöpfen gedacht ist (vgl. bspw. DE-OS 23 23 951 und DE-GM 73 36 778). Dieses bekannte Verfahren hat sich in der Praxis auch hervorragend bewährt, jedoch können nicht alle erforderlichen Verbin­dungen bei einem Auspufftopf mittels dieses Verfahrens her­gestellt werden. So ist es mittels dieses Verfahrens nicht möglich, das Schalldämpfer-Mantelrohr mit Ein- und Aus­gangsdeckeln zu verbinden. Die Ein- und Ausgangsdeckel schließen das Schalldämpfer-Mantelrohr vorne und hinten ab, wobei die in den Schalldämpfer hinein- und heraus­führenden Rohre die Deckel durchsetzen, also bezüglich des Abschlußteils ein Anschlußteil bilden, das evtl. ge­krümmt sein kann. Aufgrund dieser abschließenden Funktion der Deckel ist es nicht möglich, wie bei dem bekannten Verfahren, das Mantelrohr von innen mit einem Dorn abzu­stützen und nur einen Freiraum im Bereich der Stoßflächen der Deckel und des Mantelrohres zu belassen. Da sich dann, wenn dieser Fertigungsgang vorgenommen wird, im Inneren des Mantelrohres auch bereits Einbauten des Auspuffes be­finden, müßte dieser Dorn zudem eine sehr aufwendige Konstruktion haben. Bislang hat man daher die Verbindung zwischen dem Auspuff-Mantelrohr und den Eingangs- und Aus­gangsdeckeln weiterhin im Schweißverfahren durchgeführt. Damit aber lassen sich nicht in vollem Umfang die Vorteile der Bördelverbindung bei einem Auspuff realisieren.

[0003] Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich auch, wenn das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht. Ein derartiger Werkstoff weist gegenüber einem "normalen" Kohlenstoffstahl kenn­zeichnend unterschiedliche Eigenschaften im Hinblick auf eine Falz- und Faltbarkeit auf.

[0004] Wenn auch vorstehend und weiter unten die Erfindung vor­nehmlich in Bezug auf einen Auspuff erläutert wird, so ist die Lehre der Erfindung doch keineswegs darauf begrenzt. Vielmehr läßt sich die Lehre der Erfindung überall da an­wenden, wo eine Verbindung zwischen einem relativ großen, hohlkörperartigen Bauteil und sich radial nach innen be­züglich dieses Bauteils erstreckenden Einbauteilen vorzu­nehmen ist.

[0005] Im Hinblick auf den weiter zuvor beschriebenen Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, das be­kannte Verfahren so auszugestalten und weiterzubilden, daß eine gefalzte Verbindung zwischen dem Rohr und dem Abschlußteil möglich ist, auch wenn das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht, ohne daß Werkzeuge in das Rohr beidseitig der anzubringenden Teile, also etwa beidseitig eines Ab­schlußdeckels, einzuführen sind.

[0006] Verfahrensmäßig ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem Anschlußteil ein Falzrand so ausgeformt wird, daß er die Rohrwand außen übergreift, daß der Falzrand dann mit einer Einfaltung versehen wird und schließlich in die Rohr­wand von außen eingefalzt wird.

[0007] Erfindungsgemäß ist also die Verfalzung oder falzende Ver­bindung eines im Inneren eines Rohres großen Druchmessers zu befestigenden Teiles nach außen bezüglich der Rohrwand verlegt worden und ist ein vorgeformter Falzrand so ausge­bildet, daß er die Rohrwand außen übergreift und einfalt­bar ist, d. h. daß an dem Falzrand eine Knickung vorgenommen werden kann, bevor die Verfalzung mit der Rohrwand statt­findet, wobei der Falzrand noch nicht oder noch nicht wesent­lich mit der Rohrwand zusammenwirkt. Erst nach Ausbildung der Einfaltung wird der Falzrand von außen in die Rohrwand eingefalzt. So kann mit einem Werkzeug, das zum Rohrende hin bewegbar ist, eine Einfalzung in die Rohraußenwand vorgenommen werden, wodurch in einfacher Weise durch ein weiteres Werkzeug das einzufalzende Teil vom Rohrende her abgestützt werden kann, also eine Abstützung innen bezüg­lich des Rohres und des Abschlußteils nicht erforderlich ist. Um Unterschied zu den bekannten Verfahren, wie sie aus den eingangs genannten Druckschriften bekannt sind, wird auch auf das Rohr nur mittelbar durch die Einfalzung des an dem Abschlußteil ausgebildeten Falzrandes eine zur plastischen Verformung führende Kraft ausgeübt, d. h. nicht, wie bei den bekannten Verfahren, durch Aufbringen von Kräften auf die Stirnseiten bzw. Endseiten des Rohres das Rohr selbst verfalzt.

[0008] Ein vergleichbares Verfahren ist auch bereits in der früheren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 36 04 921.2 vom 17. Februar 1986 beschrieben, deren Offen­barungsinhalt voll inhaltlich in die vorliegende Anmel­dung übernommen wird.

[0009] In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß der Falzrand zur Durchführung der Einfaltung zuvor mit einer Knickung oder Sickung versehen wird. Das bedeutet, daß der Falzrand des Abschlußteils, bevor das Abschlußteil in Falzstellung über den Endbereich des Rohres geschoben wird, bereits in seinem Endbereich mit einer Einknickung oder Einsickung versehen wird, so, daß bei Druckauf­bringung mittels eines geeigneten Werkzeuges die Ein­faltung an der gewünschten Stelle sich vollzieht.

[0010] Wenn es auch grundsätzlich möglich ist, mit ein und dem­selben Werkzeug die Einfaltung und Einfalzung des Falz­ randes vorzunehmen, so ist in Ausgestaltung des Verfahrens jedoch bevorzugt vorgesehen, daß die Einfaltung und Ein­falzung mit unterschiedlichen Werkzeugen durchgeführt wird. Hierbei weist das Werkzeug zur Einfaltung vorzugsweise eine rechtwinklig zur Bewegung des Werkzeuges verlaufende Kante od. dgl. auf, die mit dem eingeknickten Falzrand in Zusammen­wirkung kommt und die Einfaltung dann bewirkt; und weist das Falzwerkzeug eine Schräge auf, die sich zur Rohraußen­wand hin öffnet, und welche den eingefalteten Falzrand so­dann in die Rohraußenwand einfalzt.

[0011] Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur ge­falzten oder gebördelten Verbindung eines Rohres und eines Anschlußteils, mit denselben Merkmalen wie in dem ver­fahrensmäßigen Teil der Erfindung, insbesondere zur Durch­führung eines Verfahrens in einer der Ausgestaltungen wie es zuvor beschrieben worden ist, wobei die Aufgabe gegeben ist, eine geeignete Vorrichtung für eine derartige Ein­falzung anzugeben.

[0012] Eine derartige Vorrichtung, welche ein Halterungswerkzeug aufweist, mit welchem das Abschlußteil gegen das Rohrende halterbar ist, und ein Bearbeitungswerkzeug, ist er­findungsgemäß zunächst dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug ein Falzwerkzeug aufweist. Erfindungs­gemäß ist also nicht (nur) ein Bearbeitungswerkzeug in Form eines Falzwerkzeuges, sondern (auch) ein Bearbeitungs­werkzeug in Form eines Faltwerkzeuges vorgesehen.

[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Faltwerkzeug eine etwa rechtwinklig zu einer Be­wegungsrichtung des Bearbeitungswerkzeuges verlaufende Faltfläche aufweist, zu einer Einfaltung des Falzrandes. In weiterer Ausgestaltung ist dann vorgesehen, daß das Be­arbeitungswerkzeug weiterhin ein Falzwerkzeug aufweist. Wie schon weiter oben erläutert worden ist, ist dies jedoch nur eine bevorzugte Ausgestaltung. Grundsätzlich kann auch eine Ausgestaltung vorgesehen sein, bei der das Bearbeitungswerk­zeug nur ein Werkzeug aufweist, welches beide Funktionen aus­führt.

[0014] Das Falzwerkzeug ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß es eine sich bezüglich der Rohraußenwand öffnende Falzschräge aufweist, an der abgleitend der Falzrand in die Rohraußen­wand eingefalzt wird.

[0015] Das Bearbeitungswerkzeug kann kreisringförmig ausgebildet sein, was in Anpassung an das Rohrteil zweckmäßig ist. Ein Vorteil ist auch darin zu sehen, daß das Bearbeitungswerk­zeug längsgeteilt ausgeführt sein kann, was inbesondere bei einem gekrümmten Anschlußteil, also etwa einem aus dem Ab­schlußteil oder Abschlußdeckel herausragenden gekrümmten Anschlußrohr vorteilhaft ist. Das geteilte Werkzeug kann so von beiden Seiten an die Rohraußenwand bzw. an das Ab­schlußteil (zur Gegenhalterung) angelegt werden, so daß eine Behinderung durch ein evtl. vorhandenes gekrümmtes Anschlußteil, also einen Rohrkrümmer, nicht gegeben ist. Da die Erfindung aber im übrigen nicht unbedingt auf eine Anwendung bei Rohren großen Durchmessers beschränk ist, sondern auch bei Bauteilen Verwendung finden kann, die keine symmetrische Gestalt aufweisen, kann entsprechend das Bearbeitungswerkzeug auch an die äußere Geometrie solcher Bauteile angepaßt ausgebildet sein. Es kann bspw. auch nur abschnittsweise bezüglich der äußeren Geometrie eines solchen Bauteiles ausgebildet sein, d.h. daß mittels einer solchen Vorrichtung dann das Verfahren in verschiedenen auf­ einanderfolgenden Schritten durchgeführt wird.

[0016] Nachstehend ist die Erfindung des weiteren, jedoch nur beispielhaft, anhand der beigefügten Zeichnung noch im einzelnen erläutert, wobei auf der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Auspufftopfes mit einem Mantelrohr und verschiedenen Einbauten;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Querschnitts­darstellung eines Bereiches des Mantelrohres des in Fig. 1 gezeigten Auspuffes mit einem einzufalzenden, einen Falzrand mit einer Knickung aufweisenden Abschlußteils, vor Durch­führung der Falzung; und

Fig. 3 den Gegenstand gemäß Fig. 2 nach Durch­führung der Faltung und bei Durch­führung der Falzung.

[0017] In Fig. 1 ist zunächst ein Auspuff 1 in Schnittdarstellung zu erkennen, mit einem Zuführrohr 2 und einem Ableitrohr 3. Diese Rohre, die Anschlußteile im Sinne der vorliegenden Er­findung darstellen, können auch gekrümmt sein. Das Zuführ­rohr 2 und das Ableitrohr 3 sind in den Eingangsdeckel 4, den Ausgangsdeckel 5 und Zwischenböden 6 in einer Weise ein­gefalzt, wie es in den weiter oben eingangs erwähnten Druck­schriften beschrieben ist. Weiterhin sind in die Zwischen­böden 6 auch Einbauten 7 in dieser Weise eingefalzt. Die Ein­falzung des Eingangsdeckels 4 und des Ausgangsdeckels 5 in das Mantelrohr 8 ist dagegen in einer Weise vorgenommen, wie sie genauer den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist. Bei dem dar­gestellten Auspufftopf sind der Eingangsdeckel 4 und der Ausgangsdeckel 5 aus einem Edelstahlmaterial hergestellt. Der Ausgangsdeckel 5 (Fig. 2) ist durch ein Halterungswerk­zeug 9 innen in Bezug auf das Mantelrohr 8 abgestützt, so daß er an einer Bewegung zum Rohrende 10 des Mantelrohres 8 hin gehindert ist.

[0018] Hierbei ist zu beachten, daß bei dem dargestellten Ausführungs­beispiel das Rohrende 10 des Mantelrohres 8 in vorteilhafter Weise umgefaltet ist, um hier eine Verdickung zu ergeben.

[0019] Der Ausgangsdeckel 5 weist einen Falzrand 11 auf, der das Mantelrohr 8 an dem Rohrende 10 übergreift und an seinem Ende eine Knickung oder Sickung 20 aufweist. Die Knickung oder Sickung 20 steht über die Anschlußebene 13 vor, in einer von dem Rohrende 10 abgewandten Richtung. Für die Erfindung ist es wesentlich, daß der Falzrand 11 die Rohr­wand des Mantelrohres 8 schwanenhalsartig übergreift und zumindest ein Teil des Falzrandes 11, bei dem Ausführungs­beispiel die Knickung oder Sickung 20, über die Abschluß­ebene 13 in der angebenen Richtung hinausragt.

[0020] Bei dem Ausführungsbeispiel verläuft der umgebogene Falz­rand im wesentlichen parallel zu dem Mantelrohr 8. Jedoch ist es nicht erforderlich, daß der Falzrand 11 unbedingt parallel zu dem Mantelrohr 8 verläuft. Es muß jedoch sicher­gestellt sein, daß mittels des Faltwerkzeuges 21 eine Faltung 22 durchführbar ist, wie sie genauer in Fig. 3 zu erkennen ist.

[0021] Das Faltwerkzeug 21, wie es in Fig. 2 zu erkennen ist, weist eine Faltfläche 23 auf, die rechtwinklig zu der Außenwand des Mantelrohres 8 verläuft. Weiterhin ist bei dem Faltwerkzeug 21 eine Fläche 24 gegeben, die parallel und mit größerem Abstand als eine Fläche 25 zu der Außen­wand des Mantelrohres 8 verläuft.

[0022] Das Faltwerkzeug 21 kann kreisringförmig ausgebildet sein und wird, bei der Darstellung gemäß Fig. 2, von oben nach unten bewegt, wobei das Halterungswerkzeug 9 die Gegen­halterung darstellt. Durch die Faltfläche 23 wird die Faltung 22 (Fig. 3) bewirkt.

[0023] Sodann wird mit einem Falzwerkzeug 14, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die Einfalzung des Falzrandes 11 in das Mantelrohr 8 bewirkt. Hierzu ist wesentlich, daß das Falzwerkzeug 14 eine Falzschräge 15 aufweist. Die Falz­schräge 15 kann, wie in Fig. 3 angedeutet, auch leicht gekrümmt, vorzugsweise konkav, ausgebildet sein. Durch die Falzschräge 15 wird die Faltung 22 nach innen gebogen und in die Rohraußenwand des Mantelrohres 8 eingefalzt.

[0024] Nach Abschluß der Faltung und Falzung ergibt sich ein Falzwulst 26, der ein wenig nach innen in das Mantelrohr 8 hineinragt.

[0025] An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung gleichfalls anwendbar sind, wenn es sich um einen Auspuff od. dgl. handelt, der zwar nicht aus Edelstahl besteht, sondern etwa nachträglich emailliert wird. Hierbei ist nur ent­sprechend eine Änderung insofern vorzunehmen, als die Form des Gegenstandes so gewählt sein muß, daß ein Ausschütten nach dem Emaillierungsvorgang möglich ist.

[0026] Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedensten Aus­gestaltungen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

[0027] 

1 Auspuff

2 Zuführrohr

3 Ableitrohr

4 Eingangsdeckel

5 Ausgangsdeckel

6 Zwischenböden

7 Einbauten

8 Mantelrohr

9 Halterungswerkzeug

10 Rohrende

11 Falzrand

12

13 Abschlußebene

14 Falzwerkzeug

15 Falzschräge

20 Knickung oder Sickung

21 Faltwerkzeug

22 Faltung

23 Faltfläche

24 Fläche

25 Fläche

26 Wulst

Ansprüche

1. Verfahren zur gefalzten oder gebördelten Verbindung eines ein Rohrende und eine Rohrwand aufweisenden Rohres od. dgl., ggf. größeren Durchmessers, mit einem Abschluß­teil in Form eines Deckels od. dgl., insbesondere eines Abschlußteils mit einem gekrümmten Anschlußteil, wobei vorzugsweise das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht, da­durch gekennzeichnet, daß an dem Abschlußteil ein Falz­rand so ausgeformt wird, daß er die Rohrwand außen über­greift, daß der Falzrand dann mit einer Einfaltung ver­sehen wird und schließlich in die Rohrwand von außen eingefalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Falzrand zur Durchführung der Einfaltung zuvor mit einer Knickung oder Sickung versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Einfaltung und die Einfalzung mit unterschied­lichen Werkzeugen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfalzung mit einem eine Schräge aufweisenden Werkzeug durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur gefalzten oder gebördelten Verbindung eines ein Rohrende und eine Rohrwand aufweisenden Rohres od. dgl., ggf. großen Durchmessers, mit einem Abschlußteil in Form eines Deckels od. dgl., insbesondere eines Abschluß­teils mit einem gekrümmten Anschlußteil, wobei vorzugsweise das Rohr und/oder das Abschlußteil aus einem hochlegierten oder rostfreien Stahl besteht, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Halterungswerkzeug, mittels welchem das Abschlußteil gegen das Rohrende halterbar ist, und einem Bearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug ein Faltwerkzeug (21) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Faltwerkzeug (21) eine etwa rechtwinklig zu einer Be­wegungsrichtung des Bearbeitungswerkzeuges verlaufende Faltfläche (23) aufweist, zu einer Einfaltung des Falz­randes (11).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­net, daß das Bearbeitungswerkzeug weiterhin ein Falzwerk­zeug (14) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Falzwerkzeug (14) eine sich bezüglich der Rohraußenwand öffende Falzschräge (15) aufweist.

Zeichnung