Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern für brennstoffbeheizte Vorrichtungen zum Erwärmen von Wasser

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern für brennstoffbeheizte Vorrichtungen, wobei der Wärmetauscher parallele Abschnitte aufweist, die zur s-förmigen Führung des zu erwärmenden Wassers durch bogenförmige Überläufe verbunden sind und wobei der Wärmetauscher aus stellenweise verschweissten Tafeln (1) gebildet wird, die übereinanderliegend s-förmig verbogen und schliesslich durch Einleiten eines Druckmittels zur Bildung der Wasserkanäle (7) durch Aufwölben verformt werden. Um ausreichend grosse Wasserkanäle auch in den Übergängen sicherzustellen, werden aufgrund der Erfindung die Tafeln vor ihrer Vereinigung mit Ausbuchtungen (22) zur Bildung der äusseren Bögen der Übergänge versehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern für brennstoffbeheizte Vorrichtungen, insb. Warmwasserheizkessel, wobei der Wärmetauscher mehrere ebene, übereinander angeordnete, etwa parallele, innen mit Wasser beaufschlagte Abschnitte aufweist, deren Ränder wechselseitig durch bogenförmige Überläufe verbunden sind, die einstückig in die Abschnitte übergehen, und zwar in der Weise, dass das Wasser im wesentlichen in s-förmigen Bahnen geführt ist, und wobei ferner der Wärmetauscher aus zwei stellenweise miteinander verschweissten, etwa ebenen, aus Metall bestehenden Tafeln hergestellt wird, die übereinander liegend s-förmig verbogen und durch Einleiten eines Druckmittels örtlich verformt werden.

[0002] Die Herstellung derartiger Wärmetauscher hat sich zwar bewährt, jedoch können sich beim Verformen der schon stellenweise miteinander verschweissten Tafeln im Bereich der zu formenden bogenförmigen Überläufe Schwierigkeiten ergeben, um einen ausreichenden gegenseitigen Abstand der Tafeln zu erreichen, der den gewünschten Wasserdurchlauf sicherstellen muss. Ein gehöriger gegenseitiger Abstand der Tafeln setzt nämlich erhebliche Drücke voraus, wenn die örtliche Verformung der Tafeln vollzogen werden soll, um so die Wasserdurchlaufkanäle innerhalb des Wärmetauschers zu erstellen. Dies trifft insb. für die Überläufe zu.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung der eingangs erwähnten Wärmetauscher so zu vereinfachen, dass mit einem vertretbaren technischen Aufwand auch im Bereich der Übergänge ein grosser gegenseitiger Abstand der Bögen sichergestellt werden kann, wobei die Erfindung sogar die Möglichkeit eröffnet, Bogenabstände zu erreichen, die grösser sind als im Bereich der übrigen Abschnitte der Tafeln bzw. im Bereich der geraden Abschnitte.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäss die Tafeln vor ihrer durch Schweissen erreichten Vereinigung mit Ausbuchtungen zur Bildung der äusseren Bögen der Übergänge versehen. Demgemäss werden die Tafeln nicht mehr als ebene Gebilde, sondern als Tafeln benutzt, die in den Bereichen der späteren Überläufe bereits mit Ausbuchtungen versehen sind. Vorzugsweise werden aber diejenigen Abschnitte der Tafeln, die später die inneren Bögen bilden sollen, nicht vorgeformt. Es versteht sich, dass das Mass der Ausbuchtung die spätere Bogengestalt der Übergänge bestimmt. Werden also grössere Ausbuchtungen vorgesehen, so ergeben sich entsprechend grosse Radien und demgemäss grosse Durchgangsquerschnitte im Bereich der Übergänge des Wärmetauschers.

[0005] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen :

Fig. 1 den für die Herstellung des Wärmetauschers dienenden Grundkörper in noch ebener Gestalt im Grundriss,

Fig. 2 den Grundkörper gemäss Fig. 1 im Querschnitt nach einem Schnitt entlang dere Linie II - II,

Fig. 3 den bereits verformten Grundkörper im Bereich einer Abbiegung in schaubildlicher Darstellung, und zwar in Form einer Einzelheit,

Fig. 4 den aus dem Grundkörper gemäss Fig. 1 hergestellten, bereits gebogenen Wärmetauscher in der Seitenansicht, noch in einer Vorrichtung zum Verformen des Grundkörpers befindlich und

Fig. 5 den in der Vorrichtung zum Verformen befindlichen Grundkörper im noch nicht verformten, noch nicht unter Überdruck stehenden Zustand nach dem Teilshnitt V - V von Fig. 4.

[0006] Der Grundkörper für die Herstellung des Wärmetauschers besteht aus zwei im wesentlichen gleich grossen Tafeln 1 aus Metallblech. Die Tafeln 1 sind jedoch nicht völlig eben, sondern vorbehandelt. Sie weisen einander parallele etwa u-förmige Ausbuchtungen 22 auf, die sich quer zu den Tafeln 1 erstrecken und sich bei der oberen Tafel 1 nach oben und bei der unteren Tafel 1 nach unten erstrecken, und zwar jeweils um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt.

[0007] Die Tafeln 1 werden - mit den nachstehend noch genannten Ausnahmen - an den äusseren Rändern 2 miteinander verschweisst. So ist auch in den Ecken bei 3 keine Schweissung vorgesehen, weil hier beim fertigen Wärmetauscher bei 4 der Einlass und bei 5 der Auslass für das zu behandelnde Wasser angeordnet wird. Im Abstand von den Rändern der Tafeln 1 sind noch einander parallele und quer zu den Ausbuchtungen 22 verlaufende Verschweissungen 6 vorgesehen., die beim fertigen Wärmetauscher getrennte Kanäle 7 begrenzen sollen, die innen nicht durch Schweissungen unterbrochene Sektionen 8 münden, die beim fertigen Wärmetauscher bogenförmige Übergänge 9 entstehen lassen, während die Kanäle 7 ebene Abschnitte 10 entstehen lassen. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, befinden sich die Ausbuchtungen 22 im Bereich der Übergänge 9, da sie hier eine besondere Bedeutung erhalten.

[0008] Der so gefertigte Grundkörper wird nunmehr im Sinne der Fig. 4 s-förmig gebogen, wobei die Sektionen 8 etwa halbkreisförmig gestaltet werden. Diese Verformung ergibt sich aus Fig. 3. Die Ausbuchtungen 22 bilden dabei den äussseren Bogen 90' an den Übergängen 9. Werden die Ausbuchtungen 22 rel7ativ tief ausgeführt, so ergibt sich gemäss Fig. 3 ein gröseren Abstand zwischen dem inneren Bogen 90'' - gebildet aus den ebenen Abschnitten des jeweils innen liegenden Tafelabschnittes. Es ist jedoch möglich, durch eine entsprechende Tiefe der Ausbuchtungen 22 Bögen 90 zu erzielen, die praktisch parallel zueinander verlaufen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

[0009] Die besondere Bedeutung der Ausbuchtungen 22 besteht darin, dass durch einfaches Verbiegen ein gegenseitiger Abstand der Bögen 90 möglich ist. Der Wasserdurchlauf ist also sichergestellt, und zwar in besonderer Weise bei Bögen 90 gemäss Fig. 2 und 3.

[0010] Die Verformung des Grundkörpers insb. zur Bildung der Wasserkanäle in den Abschnitten 10 erfolgt mittels Gesenk gemäss Fig. 4, das aus fünf Teilen gebildet ist. Die Teile 11 - 13 liegen auf der einen Seite, die Teile 14, 15 auf der anderen Seite. Die Teile sind im Sinne der Pfeile 16, 17 gegenläufig bewegbar. Letzthin wird die Fertiggestalt des Wärmetauschers durch das Gesenk bestimmt. Um dabei die Kanäle 7 zu bilden, wird zwischen die beiden Tafeln 1 ein Druckmittel z.B. Drucköl eingeführt. Es wird eine bleibende Verformung erreicht, nachdem sich Auswölbungen 18 eingestellt haben. Diese Verformung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei jedoch darauf verwiesen wird, dass die einander gegenüberliegenden Teile des Gesenks auch mit Vorsprüngen versehen sein können, um die Gestalt der Auswölbungen 18 zu beeinflussen und die Schweissverbindungen zu entlasten.

[0011] Die Eckabschnitte 3 sind besonders geformt, um den Ein- bzw. Auslass des Wärmetauschers zu bilden.

[0012] Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle der dargestellten vier Abschnitte 10 weitere oder aber auch eine geringere Anzahl Abschnitte 10 gewählt werden kann.

[0013] Das zu erwärmende Wasser wird in Richtung der Kanäle 7 geführt und in den Übergängen 9 umgelenkt und von dort in die Kanäle 7 des folgenden Abschnitts 10 geführt. Die Rauchgase bzw. Verbrennungsgase hingegen werden im rechten Winkel zu den Kanälen 7 jeweils zwischen zwei Abschnitten 10 geführt. Damit unter diesen Bedingungen die Rauchgase ebenfalls s-förmig geführt werden können, sind die Abschnitte 10 gegeneinander versetzt. Die Versetzungen und Ausnehmungen sind in Fig. 1 bei 20 dargestellt. Infolge dieser Ausnehmungen können die dem Wärmetauscher benachbarten Wandungen des Kesselgehäuses eben gehalten werden. Eine solche Ausbildung des Wärmetauschers ist im Deutschen Patent 37 01 362 beschrieben.

[0014] Gemäss Fig. 3 sind die Enden der Ausbuchtungen 22 geringfügig abgetragen. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Möglichkeit, den durch die unterschiedlich grossen Bögen 90 bedingten Spalt zu verschliessen. Es ist zweckmässig, ein Formteil zu nutzen, das den Spalt überdeckt und durch Schweissen mit den beiden Tafeln 1 zu verbinden ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern für brennstoffbeheizte Vorrichtungen, insb. Warmwasserheizkessel, wobei der Wärmetauscher mehrere ebene, übereinander angeordnete, etwa parallele, innen mit Wasser beaufschlagte Abschnitte aufweist, deren Ränder wechselseitig durch bogenförmige Überläufe verbunden sind in der Weise, dass das Wasser im wesentlichen in s-förmigen Bahnen geführt ist, und wobei ferner der Wärmetauscher aus zwei stellenweise miteinander verschweissten, im wesentlichen ebenen, aus Metall bestehenden Tafeln hergestellt wird, die übereinander liegend im wesentlichen s-förmig verbogen und durch Einleiten eines Druckmittels zur Bildung der Wasserkanäle durch Aufwölben verformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafeln vor ihrer durch Schweissen bewirkten Vereinigung mit Ausbuchtungen zur Bildung der äusseren Bögen der Übergänge versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafeln in einem solchen Masse verformt werden, dass die Ausbuchtungen eine etwa u-förmige Gestalt erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausbuchtungen einer Tafel ein ebener Abschnitt der anderen Tafel zugeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tafeln beim Verbiegen so verformt werden, dass die beiden, sich an den Übergängen befindlichen Bögen unterschiedliche Radien aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen an ihren Enden geringfügig abgetragen werden und der Spalt zwischen den beiden den Übergang bildenden Bögen durch einen kappenartigen Verschluss überbrückt wird.

Zeichnung