Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschliessen von Stirnenden von Rohren mit einem im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt durch Einrollen der Randbereiche am Rohrende durch mindestens eine Rolle mit einspringendem Mittelbereich, indem die Randbereiche des Rohrendes gegen die Innenseite hin umgelegt werden, wonach der verbleibende Spalt zugeschweisst wird.

Bei den Rohren, auf die sich das erfindungsgemässe Verfahren bezieht, handelt es sich um solche mit rechteckigem Querschnitt. Zwecks Abkürzung werden diese Rohre im vorliegenden Dokument als "rechteckige Rohre" bezeichnet. Im rechteckigen Querschnitt sind zwei breitere Seiten und zwei schmalere Seiten vorhanden (wobei die breiteren Seiten im Allgemeinen mindestens fünfmal breiter als die schmaleren Seiten sind). Diese Verhältnisse werden auf die zugehörigen Flächen übertragen, und so sollen in diesem Dokument die beiden gegenüberliegenden Flächen, die sich im Querschnitt als die längeren (d.h. breiteren) Seiten darstellen, als "langseitige Flächen" und die anderen zwei Flächen, also die kürzeren (d.h. schmaleren) Flächen, als "kurzseitige Flächen" bezeichnet werden.

Es sind bereits Verfahren zum Verschliessen von rechteckigen Rohren an den Stirnseiten bekannt geworden. Beispielsweise ist in der schweizerischen Patentschrift Nr. CH-A 669 918 ein derartiges Verfahren dargestellt, mit welchem die Stirnenden von flachen Rohren, wie sie gemeinhin als Heizkörperelemente verwendet werden, verschlossen werden. Bei diesem Verfahren werden zwei Bördelrollen mit jeweils halbkreisförmigen Hohlkehlen so geführt, dass neben den langseitig verlaufenden Randteilen des Rohrendes auch die kurzseitigen Randteile zugerollt werden, und es verbleibt nach dem Bördeln ein Spalt, der dann zugeschweisst oder zugelötet wird.

Mit diesem Verfahren werden die stirnseitigen Enden von flachen Rohren verschlossen. Bei diesen flachen Rohren bilden die Vorderseite und die Hinterseite jeweils eine ebene Fläche, die Oberseite und die Unterseite sind als gewölbte Flächen ausgebildet. Durch das verfahrensgemässe Zurollen der stirnseitigen Enden und dem nachfolgenden Zuschweissen des Spaltes wird eine gewölbte Fläche gebildet, die der gewölbten Fläche der Oberseite und der Unterseite des Rohres entspricht. Auch die Eckbereiche werden mit der entsprechenden Wölbung ausgebildet. Wenn anstelle dieser flachen Rohre rechteckförmige Rohre verwendet werden, bei welchen neben der Vorder- und Hinterseite auch die obere und untere Seite durch ebene Flächen gebildet sind, kann das vorgängig beschriebene Verfahren zum Verschliessen der Stirnenden dieser Rohre nicht verwendet werden, da hier eine gewölbte Stirnfläche als Abschluss des Rohres in ästhetischer Hinsicht nicht akzeptiert wird.

In der europäischen Patentschrift Nr. 1 777 019 B1 auf den Namen der Anmelderin ist ein Verfahren beschrieben und beansprucht, mit welchem die Bildung einer gewölbten Stirnfläche beim Verschliessen nach dem bekannten Verfahren vermieden wird. Zu diesem Zweck werden anstelle der bekannten Bördelrollen, deren Hohlkehlen einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, solche Rollen verwendet, deren Hohlkehlen einen rechteckigen bis quadratischen Querschnitt haben. Beim Einrollen des Rohrendes entstehen ebene Endflächen, aber es verbleibt in der Mitte dieser Endflächen (d.h. auf der Stirnfläche) ein länglicher Spalt. Beim Verfahren dieses Standes der Technik wird in den Spalt eine Abdeckung eingelegt, d.h. ein den Spalt ausfüllendes Materialstück, das mit den Randbereichen des Spaltes verschweisst wird. Danach wird die so erzeugte geschlossene Stirnseite flach geschliffen.

Dieses bekannte Verfahren löst die gestellte Aufgabe, nämlich einen ebenflächigen Verschluss der Stirnseite eines rechteckigen Rohres zu schaffen. Allerdings wurde in der Praxis festgestellt, dass dieses Verfahren noch verbesserungsbedürftig ist. Die Abdeckung, die in den Spalt eingeführt und dort verschweisst wird, muss selbstverständlich die gleichen Abmessungen wie der Spalt haben (natürlich unter Berücksichtigung eines normalen Spiels, das dann durch die Schweissnaht ausgefüllt wird). Dies wird beim vorgeschlagenen Verfahren durch eine entsprechende Bearbeitung des Spalts erzielt, denn es ist in der Praxis nicht durchführbar, jede Abdeckung nach Grösse und Form an den Spalt anzupassen, da sich ja nicht jedesmal ein gleich geformter und gleich grosser Spalt ergibt. Die Bearbeitung des Spalts kann durch Einführen einen Werkzeugs vom Spalt her in das Rohrende und anschliessendes Ausstanzen gegen eine Form (mit immer den gleichen Abmessungen) ausgeführt werden. Selbstverständlich wird durch diese zusätzlichen Massnahmen das Verfahren kompliziert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäss darin, ein Verfahren anzugeben, welches den Verschluss eines im wesentlichen rechteckigen Rohres durch eine ebene Stirnfläche bewirkt, ohne dass ein zusätzliches Werkstück, d.h. eine Abdeckung oder ein ähnliches Element, erforderlich ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren, welches im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist, löst die gestellte Aufgabe auf elegante Weise. Besondere oder bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Das erfindungsgemässe Verfahren liefert an der Stirnseite der im Wesentlichen rechteckigen Rohre einen ebenen Verschluss, der in der Regel lediglich zum Glätten der Schweissnaht bzw. Lötnaht nachbearbeitet werden muss. Nur bei schwer verformbarem Material, wie relativ dickwandigen Rohren, kann es erforderlich sein, die Stirnfläche und gegebenenfalls auch die anschliessenden Endbereiche der vier Rohrflächen durch Stauchen nachzubearbeiten, um genau ebene und fluchtende Flächen zu erhalten bzw. wieder herzustellen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Verschliessen des Stirnendes eines Rohres mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt soll nun an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei wird Bezug auf die Zeichnung genommen, in welcher darstellen:

• Fig. 1 eine Ansicht des Endes eines rechteckigen Rohres vor der Bearbeitung der ersten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 während der Bearbeitung der ersten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 3A einen mittigen Längsschnitt des Rohrendes parallel zu den langen Seiten nach der Ausführung der ersten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 3B einen mittigen Längsschnitt des Rohrendes parallel zu den kurzen Seiten nach der Ausführung der ersten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Rohrendes sowie zweier Bördelrollen mit ihrer Lagerung,
• Fig. 5 eine teilgeschnittene Draufsicht der in Fig. 4 gezeigten Anordnung in Richtung des Pfeils 5,
• Fig. 6A einen mittigen Längsschnitt des Rohrendes parallel zu den langen Seiten nach der Ausführung der zweiten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 6B einen mittigen Längsschnitt des Rohrendes parallel zu den kurzen Seiten nach der Ausführung der zweiten Stufe des Verfahrens,
• Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Rohrendes sowie zweier Bördelrollen mit ihrer Lagerung gemäss einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens,
• Fig. 8 eine teilgeschnittene Draufsicht der in Fig. 7 gezeigten Anordnung in Richtung des Pfeils 8,
• Fig. 9A einen mittigen Längsschnitt des Rohrendes, das sich zwischen Formblöcken befindet, parallel zu den langen Seiten, und
• Fig. 9B eine Vorderansicht des Rohrendes, das sich zwischen Formblöcken befindet.

In den Fig. 1 und 2 ist das Rohrende 11 eines abgelängten rechteckförmigen Rohres 10 dargestellt, dessen Ende 11 noch nicht bearbeitet ist. Dabei ist Fig. 1 eine Draufsicht oder eine Seitenansicht, je nachdem ob das Rohr 10 zur Bearbeitung waagerecht oder senkrecht eingespannt wird.

Als erster Bearbeitungsvorgang werden die Randbereiche der langen Seiten 13 und der kurzen Seiten 12 des Rohrendes 11 durch zwei Bördelrollen 14 und 16 bearbeitet. Hierzu werden die Rollen 14 und 16 jeweils an die Schmalseite des Rohres 10 angelegt.

Zunächst wird die Rolle 14, die in einem Joch 18 drehbar gelagert ist, bis zur Berührung gegen das Rohr 10 verfahren und verläuft danach entlang der langseitigen Randbereiche 13A, wie dies durch den Pfeil X dargestellt ist. Während dieses Verfahrweges werden die entsprechenden Randbereiche 13A der langen Seiten und diejenigen (12A) der kurzen Seiten bearbeitet, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Wenn die Bördelrolle 14 den Endpunkt der Stecke X erreicht hat, wird sie zurückgefahren, und die eben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt, wobei aber jetzt die Rolle 16 in Tätigkeit tritt und den Bearbeitungsweg Y ausführt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, können die beiden Rollen 14 und 16 im gleichen Joch 18 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass sie voneinander getrennte Lagerungen und Antriebe aufweisen.

Es ist klar, dass die eine Rolle 16, nachdem die andere Rolle 14 wieder zurückgefahren wurde, noch weiter entlang der langseitigen Randbereiche 13A verfahren wird, so dass dadurch die gesamte Länge dieser Randbereiche bearbeitet werden kann. Das heisst, dass sich die jeweiligen Bearbeitungswege X und Y überschneiden, siehe Fig. 1.

Es ist klar, dass das Umbördeln auch so ausgeführt werden kann, dass zuerst die Rolle 16 und anschliessend die Rolle 14 in Tätigkeit gesetzt werden.

Selbstverständlich könnte diese Bearbeitung auch mit einer Rolle ausgeführt werden, die den gesamten Weg (X+Y) für die Bearbeitung abfahren könnte.

In Fig. 2 ist die Rolle 14 während des Bearbeitungsvorgangs dargestellt. Die Rolle 16 ist in identischer Weise ausgebildet. Die Rolle 14 weist mittig eine umlaufende Nut 20 auf, die in diesem Dokument als Hohlkehle benannt wird. Der Querschnitt der Nut 20 ist im Wesentlichen halbkreisförmig, wobei, wie gezeigt, der Halbkreis 20A im Grunde einer Einspringung mit zunächst parallelen Wandungen 20B angeordnet ist.

Beim Verfahren der Rollen 14 und 16 entlang der langseitigen Randbereiche 13A des Rohrendes 11 werden diese beiden langseitigen Randbereiche 13A gegen die Innenseite des Rohres 10 hin umgelegt. Hierbei entsteht zwischen diesen beiden umgelegten langseitigen Randbereichen 13A ein Spalt 22.

Die Fig. 3A und 3B zeigen das mit den Rollen bearbeitete Rohrende 13 des Rohres 10. Insbesondere aus Fig. 3A ist ersichtlich, dass auch die kurzseitigen Randbereiche 17 gegen die Innenseite hin umgelegt sind. In Fig. 3B sind die umgelegten langseitigen Randbereiche 13A sowie die umgelegten kurzseitigen Randbereiche 17 zu sehen, wodurch der Spalt 22 gebildet wird. Sowohl die langseitigen Randbereiche 13A als auch die kurzseitigen Randbereiche 17 sind um einen Winkel von zirka 90° umgelegt worden.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform der ersten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der bisher beschriebenen nur im Bearbeitungsweg der Bördelrollen 14 und 16.

Die in Fig. 7 gezeigten Bördelrollen 14 und 16 befinden sich zu Beginn der Bearbeitung in Berührung mit dem Endbereichen 12A bzw. 12B, und zwar in einem Abstand Z vom gerade abgeschnittenen Rohrende, der etwa der Breite der Schmalseiten des Rohres entspricht. Bei der nun folgenden Weiterbewegung der Bördelrollen 14 bzw. 16 folgen diese zunächst einem nach aussen und nach unten (in Fig. 7) gerichteten Viertelkreis, bevor sie, wie bei der ersten Ausführungsform, parallel zum Ende 11 der Langseiten 13 verlaufen. Diese Wege sind in Fig. 7 mit X" bzw. Y" bezeichnet; auch hier überschneiden sich die Enden der beiden einander entgegengesetzten Wege X" und Y". Es scheint, dass mit dieser Verfahrensvariante eine bessere Formbildung beim Umlegen der Schmalseiten des Rohrendes erzielt wird.

Der Spalt 22 (Fig. 2, 3B, 7, 8), wie er nach einer der beschriebenen ersten Stufen des Verfahrens verblieben ist, wird nun geschlossen, und die runden Flächenbereiche 13A und 17 werden eingeebnet. Zu diesem Zweck wird der erste Bearbeitungsschritt wiederholt, aber diesmal mit anderen Bördelrollen. Dazu wird auf die Fig. 4, Fig. 5 und die Fig. 6A und 6B verwiesen, die in ihrer Darstellung den Fig. 1 bis 3B entsprechen. In den Fig. 4 bis 6B werden für gleiche Teile oder Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 3B und für ähnliche Teile oder Elemente ebenfalls die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Apostroph (') verwendet.

Das mit abgerundeten Stirnseiten 11' teilweise verschlossene Rohr 10' wird nun der Einwirkung der beiden Bördelrollen 14' und 16' entlang der Bearbeitungswege X' bzw. Y' unterworfen. Für die Einzelheiten und die Varianten dieser Bearbeitung wird auf die obenstehende Beschreibung zu den Fig. 1 bis 3B verwiesen, die hier nicht wiederholt zu werden braucht. Es ist jedoch wichtig festzuhalten, dass der Querschnitt der Hohlkehlen 20' der beiden Bördelrollen 14' und 16' nicht abgerundet, d.h. insbesondere halbkreisförmig ist, sondern ein Rechteck, insbesondere ein Quadrat, bildet. Die Einwirkung dieser beiden Rollen 14' und 16' entlang der Arbeitswege X' bzw. Y' bewirkt eine Abflachung des abgerundeten Profils 13A, 17 der Stirnseite 11 des vom ersten Verfahrungsschritt kommenden Rohres 10; gleichzeitig wird der noch relativ weit offene Spalt 22 verschlossen, indem sich alle vier umgebördelten Endbereiche des Rohres in einer Ebene vereinigen.

Der noch verbliebene Spalt 22' stellt nur noch eine Undichtigkeitslinie dar, die im dritten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens durch Verlöten (z.B. Hartlöten) oder, wie es bevorzugt ist, durch Verschweissen dicht verschlossen wird. Die Schweiss- oder Lötnaht wird schliesslich, wenn gewünscht, durch Abschleifen geglättet. Dies ist aber nur dann erforderlich, wenn das Verschweissen bzw. Verlöten eine sichtbare, auftragende und unebene Naht geschaffen hat.

Es wurde bei der Verfahrensausführung bisweilen beobachtet, dass sich der Endbereich des Rohres, das verschlossen wurde, auf Grund der angelegten relativ sehr hohen Kräfte so verformt hat, dass er bombiert erscheint. Um diese Verformung rückgängig zu machen, wird nach weiterer Erfindung vorgeschlagen, den verformten Endbereich in Formblöcke einzuschliessen, wodurch er kalibriert bzw. egalisiert wird. Dabei kann es sich um eine Kaltverformung oder eine Warmverformung handeln.

Dieser gegebenenfalls vorgenommene Verfahrensschritt ist schematisch in Fig. 9A und 9B dargestellt. Man erkennt darin das Rohr 10', welches zwischen die Formblöcke 24 eingespannt wurde; dabei haben sich diese Formblöcke, die einseitig mit einem U-förmigen mittigen Ausschnitt versehen sind, über die Schmalseiten 12 des Rohres 10' in Richtung der Pfeile C bewegt.

Auch hier ist es im Prinzip möglich, nur einen Block 24 zu verwenden, dessen Ausschnitt entsprechend tief ausgeführt ist. Wenn eine Warmverformung gewünscht wird, können der Block 24 bzw. die beiden Blöcke 24 beheizt werden.

Normalerweise handelt es sich bei den rechteckigen Rohren, die erfindungsgemäss verschlossen werden, um Stahlrohre mit relativ geringer Wandstärke, wie sie z.B. für Heizkörper verwendet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch auf andere Rohre aus verformbaren Werkstoffen angewandt werden, beispielsweise auf Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen. In diesen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Bördelrollen auf eine passende Temperatur aufzuheizen. Aber auch bei der Bearbeitung von Stahlrohren kann ein Beheizen der Bearbeitungswerkzeuge, d.h. der Bördelrollen, zuweilen Vorteile bringen, indem das Umlegen und das weitere Verformen der Endbereiche des Rohres erleichtert werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht somit die Herstellung eines dichten, ästhetisch ansprechenden Verschlusses eines Rohres mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einfacher Weise, ohne dass zusätzliche Werkstücke wie Abdeckungen erforderlich sind, deren Anbringung und Befestigung noch mindestens zwei zusätzliche Arbeitsschritte erfordern. Der Rohrverschluss kann demnach erst noch schnell und sehr preisgünstig erzeugt werden.

Die im Vorstehenden angegebene Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens soll nur der Erläuterung dienen und schränkt den Geltungsbereich der Erfindung nicht ein.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, kann auf vielfältige Weise modifiziert, ergänzt und weiterentwickelt werden, ohne dass ihr Geltungsbereich verlassen wird. So ist es z.B. möglich, den Querschnitt am Grunde der Hohlkehlen der im ersten Schritt verwendeten Bördelrollen an das Material und die Wandstärke des Rohres anzupassen, und dieser Querschnitt kann anstelle von halbkreisförmig beispielsweise auch oval gestaltet sein.