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Dokumentenidentifikation DE3701362C2 11.03.1993
Titel Wärmetauscher für brennstoffbeheizte Vorrichtungen zum Erwärmen von Wasser und Verfahren zur Herstellung dieser Wärmetauscher sowie Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Anmelder Vetter, Richard, 3150 Peine, DE
Erfinder Vetter, Richard, 3150 Peine, DE
Vertreter Depmeyer, L., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., 3008 Garbsen
DE-Anmeldedatum 19.01.1987
DE-Aktenzeichen 3701362
Offenlegungstag 28.07.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1993
IPC-Hauptklasse F24H 1/41
IPC-Nebenklasse F28F 3/12   B23P 15/26   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum Erwärmen von Wasser, insbesondere einen Warmwasserheizkessel, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Wärmetauscher sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art (EP 01 23 994) sind die von den Rauchgasen umströmten Ränder jeder Seite der innen mit Wasser beaufschlagten Abschnitte der Wärmetauscher in senkrechter Richtung fluchtend angeordnet. Um unter diesen Voraussetzungen die Rauchgase in einer S-Bahn leiten zu können, müssen die den vorgenannten Rändern zugekehrten Seitenwände des Wärmetauschergehäuses profiliert, insbesondere mit Umlenkvertiefungen versehen sein. Dadurch wird die Gesamtkonstruktion des Wärmetauschers erschwert.

Die Erfindung strebt an, diese Nachteile zu beseitigen; demgemäß soll aufgrund der Erfindung eine Vereinfachung der Gesamtkonstruktion des Wärmetauschers erreicht und selbst dann eine Führung der Rauchgase in S-förmiger Bahn ermöglicht werden, wenn die vorgenannten Seitenwände des Wärmetauschergehäuses eben sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind für einen Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des 1. Patentanspruchs vorgesehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Aufgrund der erwähnten Versetzung der ebenen Abschnitte des Wärmetauschers und der dadurch gebildeten randoffenen Ausnehmungen ergeben sich für die Rauchgase Durchtrittsöffnungen zu ihrer Umlenkung, ohne zum Umlenken der Rauchgase die erwähnten Seitenwände des Wärmetauschergehäuses in besonderer Weise gestalten zu müssen.

Es ist zwar an sich bekannt (DE 29 03 345 B1), bei Wärmetauschern zum Erwärmen von Wasser mehrere, übereinander angeordnete, etwa parallele, innen mit Wasser beaufschlagte Abschnitte vorzusehen, deren Ränder jeweils mit dem benachbarten Abschnitt zur Wasserführung in S-förmigen Bahnen durch Überläufe wechselseitig verbunden sind. Diese Vorveröffentlichung enthält aber keine Angaben über eine besondere Anordnung der Abschnitte zueinander, um eine bestimmte Rauchgasführung zu erzielen.

Ferner ist es bekannt (GB 11 67 090, CH 5 89 833), zwei Metallbleche aufeinanderzulegen, diese an ihren Rändern fest miteinander zu verbinden und dann in eine Form zu legen, um durch Einleiten eines Druckmittels zwischen die beiden Bleche Hohlräume zur Aufnahme des zu erwärmenden Mediums zu schaffen. Dabei wurde auch vorgeschlagen, die verformten Bleche S-förmig zu biegen, damit das Medium eine entsprechende Strömungsrichtung erfährt. Die beiden erwähnten, fest miteinander zu verbindenden Ränder verlaufen parallel zueinander; Ausnehmungen an den Rändern zum Durchtritt der Rauchgase sind also nicht vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den für die Herstellung eines Wärmeaustauschers dienenden Grundkörper in noch ebener Gestalt,

Fig. 2 den aus dem Grundkörper gemäss Fig. 1 hergestellten Wärmeaustauscher in der Seitenansicht zusammen mit Einrichtungen zum Verformen des Grundkörpers und

Fig. 3 den schon in der Einrichtung zum Verformen des Grundkörpers befindlichen Grundkörper im noch nicht ausgeformten Zustand, und zwar als Teilschnitt in Richtung des Pfeiles III-III von Fig. 2 gesehen.

Der Grundkörper für die Herstellung des Wärmeaustauschers besteht aus zwei kongruenten Tafeln 1 aus einem Metallblech, insb. aus einem nichtrostenden Werkstoff. Diese beiden ebenen Tafeln 1 werden ringsum an ihren äußeren Rändern 2 miteinander verschweißt, ausgenommen von dieser Verschweißung sind zwei Eckabschnitte 3, die beim fertigen Wärmeaustauscher den Einlaß 4 und den Auslaß 5 für das zu erwärmende Wasser bilden. (Einlaß und Auslaß sind als Pfeile angezeigt.) Außer den Schweißungen an den Rändern 2 sind noch im Abstand von den Rändern 2 Schweißnähte 6 vorgesehen, die beim fertigen Wärmeaustauscher voneinander getrennte Kanäle 7 begrenzen, die in nicht durch Schweißungen unterbrochene Sektionen 8 münden, welche beim fertigen Wärmeaustauscher bogenförmige Übergänge 9 entstehen lassen. Im übrigen bilden die Kanäle 7 beim Fertigerzeugnis ebene Abschnitte 10.

Der so durch Verschweißen fertiggestellte Grundkörper gemäß Fig. 1 wird S-förmig im Sinne der Fig. 2 verformt, indem vor allen Dingen die Sektionen 8 zu Halbkreisen gebogen werden, während die Bereiche mit den Kanälen 7 in ebener Gestalt verbleiben. Die beiden Tafeln 1 haben dann zunächst zwar die S-förmige Gestalt gemäß Fig. 2, jedoch bedarf es noch der Bildung ausgeprägter Hohlräume zwischen den beiden Tafeln 1.

Die Verformung der Tafeln 1 kann an sich beliebig geschehen, zweckmässig ist jedoch ein Gesenk, das gemäss Fig. 2 aus fünf Teilen besteht, von denen die Teile 11, 12 und 13 auf einer Seite und die Teile 14 und 15 auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Gesenkes angeordnet sind. Diese Teile sind in Richtung der Pfeile 16, 17 gegenläufig bewegbar, und zwar so weit auseinander, daß Verformungen der Tafeln 2 möglich sind, und weiterhin so weit zusammen, daß der Wärmeaustauscher in dem Gesenk als Form seine Fertiggestalt erhalten kann. Das Gesenk bestimmt also die Endgestalt.

Um nun die Hohlräume bzw. die Kanäle 7 und die in den Übergängen 9 befindlichen Hohlräume zu bilden, wird der Baum zwischen den beiden Tafeln durch Einleiten einer Druckflüssigkeit z.B. Drucköl beaufschlagt, und zwar in der Weise, daß eine bleibende Verformung der Tafeln 1 eintritt und sich Auswölbungen 18 im Sinne der Fig. 3 einstellen. Um die Gleichmäßigkeit dieser Auswölbungen 18 sicherzustellen, haben die Teile 11-15 Hohlräume 19, deren lichte Höhe die Weite der Auswölbungen 18 bestimmt.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, sind die Eckabschnitte 3 besonders geformt, um den Einlaß 4 bzw. den Auslaß 5 zu bilden. Damit eine Bewegung der Teile 14, 15 im Sinne der Pfeile 16, 17 vonstatten gehen kann, sind die Eckabschnitte nach außen ausgewölbt, also nicht nach innen in Richtung auf die benachbarten Abschnitte 10, wodurch in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Teile 14, 15 Hinterschneidungen ausgeschaltet werden.

Es versteht sich, daß der Wärmeaustauscher anstelle der dargestellten vier Abschnitte 10 weitere Abschnitte oder z.B. auch nur drei Abschnitte 10 erhalten kann.

Ergänzend sei noch darauf verwiesen, daß das zu erwärmende Wasser in Richtung der Kanäle 7 geführt ist. Die Verbrennungs- oder Rauchgase der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden hingegen im rechten Winkel dazu geführt. Damit unter diesen Voraussetzungen diese Gase ebenfalls S-förmig geführt werden können, sind die Abschnitte 10 (quer zu den Kanälen 7) versetzt. Diese Versetzungen und Ausnehmungen zum Umlenken der Gase sind in Fig. 1 bei 20 dargestellt.


Anspruch[de]
  1. 1. Wärmeaustauscher für brennstoffbeheizte Vorrichtungen zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel, wobei der Wärmetauscher mehrere ebene, übereinander angeordnete, etwa parallele, innen mit Wasser beaufschlagte Abschnitte aufweist, deren Ränder durch bogenförmige Überläufe wechselseitig miteinander verbunden sind in der Weise, daß das Wasser im wesentlichen in S-förmigen Bahnen geführt ist, wobei die der Wassererwärmung dienenden Rauchgase ebenfalls in einer S-Bahn und im wesentlichen quer zur Strömung des Wassers geleitet sind und wobei ferner die ebenen Abschnitte und die Überläufe einstückig ineinander übergehen und aus zwei verformten, stellenweise miteinander verschweißten Tafeln aus Metall bestehen, die alle Abschnitte und Überläufe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung der ungebogenen Tafeln aufeinander folgenden, im fertigen Wärmetauscher ebenen Abschnitte (10) unter Bildung von randoffenen Ausnehmungen (20) zum Umlenken der Rauchgase gegeneinander versetzt sind.
  2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (4) und der Auslaß (5) für das zu erwärmende Wasser durch in Bezug auf den jeweils zugeordneten ebenen Abschnitt (10) einseitige Auswölbungen gebildet sind.
  3. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen jeweils an der den mittleren Abschnitten (10) abgekehrten Seite vorgesehen sind.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ebene Metalltafeln übereinanderliegend stellenweise verschweißt werden, worauf die so vereinigten Tafeln S-förmig verbogen und durch Einleiten eines Druckmittels örtlich ausgewölbt werden.
  5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der verformten Tafeln ein Gesenk bzw. eine Form (11-15) dient, gegen deren Innenflächen die Tafeln bei der durch das Druckmittel bewirkten Verformung anliegen.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk aus mehreren gegenüberliegenden, wechselseitig zwischen die ebenen Abschnitte (10) eingreifenden Teilen (11, 12, 13 bzw. 14, 25) besteht, die zueinander gegenläufig bewegbar sind.






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