AT395689B - Method of producing a heat exchanger - Google Patents

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Abstract

Method of producing a heat exchanger having finned tubes which carry a fluid to be heated and are heated by a burner. The ends of the tubes are connected to one another via deflection chambers, which consist of a bowl and hood connected to one another at their margins, the margins 16 being placed against one another, bent together at an angle and then connected to one another in an integral manner. <IMAGE>

Description

AT 395 689 BAT 395 689 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers gemäß dem Oberbegriff dar nebengeordneten Patentansprache.The present invention relates to a method for producing a heat exchanger according to the preamble of the subordinate patent claim.

Solche Wärmetauscher sind aus derUS-PS 3 982 587 für Fahrzeugkühlungen bekannt. Die einzelnen Rohre des Kühlers durchdringen eine Schale, die nach außen ttber das Rohrbündel allseits vorsteht Die Schale ist von einer 5 Haube abgedeckt die mit ihr verschweißt oder verlötet ist Hier ist die Planparallelität der Schale und der Haube eine wichtige Voraussetzung zur Erzielung einwandfreier dichter Verschweißungen, beides ist aber durch den vorangegangenen Tiefziehvorgang nicht immer gegeben.Such heat exchangers are known from US-PS 3 982 587 for vehicle cooling. The individual tubes of the cooler penetrate a shell, which projects outwards beyond the tube bundle on all sides. The shell is covered by a 5 hood that is welded or soldered to it. The plane-parallelism of the shell and the hood is an important prerequisite for achieving perfect, tight welds. However, both are not always given by the previous deep-drawing process.

Aus der DE-OS 2358318ist ein Verfahren zum Herstellen eines Röhrenradiators bekanntgeworden, bei dem um ein Rohrende ein mehrfach abgekantetes Blechteil herumgewickelt wird. Das Rohrende wird nicht geformt sondern 10 bleibt in seiner ursprünglichen Gestalt erhalten.From DE-OS 2358318 a method for producing a tubular radiator has become known, in which a multi-fold sheet metal part is wrapped around a pipe end. The pipe end is not shaped, but 10 remains in its original shape.

Weiterhin ist aus der US-PS 4 131 980 ein Herstellungsverfahren für einen Kraftfahrzeug-Treibstofftank bekanntgeworden. Der Tank besteht aus zwei Metallplatten, die beide geprägt sind, so daß sie zwischen sich den eigentlichen Kraftstoffsammelraum einschließen und die an ihren Rändern Flansche aufweisen. Im Bereich der Flansche werden die Ränder des Tanks aneinander geklebt und anschließend gemeinsam mehrfach abgewinkelt 15 Beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher stellen sich im Betrieb erheblich höhere Temperaturen ein als beiFurthermore, a manufacturing method for a motor vehicle fuel tank has become known from US Pat. No. 4,131,980. The tank consists of two metal plates, both of which are embossed, so that they enclose the actual fuel collection space between them and have flanges at their edges. In the area of the flanges, the edges of the tank are glued to one another and then jointly angled several times. In the heat exchanger according to the invention, considerably higher temperatures are reached during operation than in the case of

Kraftfahrzeugtanks, die in der Regel der Außentemperatur ausgesetzt sind. Daher hat es nicht nahegelegen, eine . geklebte Falzverbindung für einen von einem Brenner beheizten Wärmetauscher in Erwägung zu ziehen. Wärmetauscher nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche sind bekannt, sie bestehen aus Kupferoder Edelstahlrohren, die mit Kupfer- oder Edelstahllamellen besetzt sind. Der Lamellenbereich der Rohre wird von 20 einem Gasbrenner beheizt, durch die Rohre wird vom Wärmetauscher zu erhitzendes Wasser geschickt Die einzelnen Rohrstrecken können hydraulisch in Serie und/oder parallel liegen, zur Verbindung der Enden der Rohre sind Umlenkkammem vorgesehen, die wenigstens zwei Rohre miteinander verbinden. Die Umlenkkammem sind aus Edelstahl gefertigt und weisen je eine Schale und eine Haube auf, die beide profiliert sind und die zusammen die Umlenkkammem bilden. Schale und Haube weisen je einen Rand auf, zur Verbindung werden die Ränder plan 25 aufeinandergelegt und verschweißt. Das Schweißen erfolgt im WIG-Verfahren ohne Zusatzwerkstoff, wobei die Schweißelektrode parallel zu der Berührungsfläche der Ränder geführt wird.Motor vehicle tanks that are usually exposed to the outside temperature. Therefore, it was not close to one. consider glued seam connection for a heat exchanger heated by a burner. Heat exchangers according to the preambles of the independent claims are known, they consist of copper or stainless steel tubes which are covered with copper or stainless steel fins. The lamella area of the pipes is heated by a gas burner, water is sent through the pipes to be heated by the heat exchanger.The individual pipe sections can be hydraulically in series and / or parallel, deflection chambers are provided to connect the ends of the pipes, which connect at least two pipes to one another . The deflection chambers are made of stainless steel and each have a shell and a hood, both of which are profiled and which together form the deflection chambers. The shell and hood each have an edge, the edges are laid flat 25 on top of each other and welded. Welding is carried out in the TIG process without filler material, the welding electrode being guided parallel to the contact surface of the edges.

Dieses Verfahren hat sich als nachteilig erwiesen, da die Planparallelität der Schale und der Haube eine wichtige Voraussetzung ist, die aber durch den vorangegangenen Tiefziehvorgang nicht immer sichergestellt ist Bei Unebenheiten innerhalb der zu verschweißenden Naht, also der Berührungsfläche der beiden Teile im Bereich dα 30 Ränder, die sich durch einen mehr oder weniger großen Spalt zwischen den durch die I-Naht zu verschweißenden Bauteilrändem niederschlägt, kommt es entweder zu Löchern in der Schweißnaht, oder es werden ganze Strecken mit mehreren Millimetern Länge nicht miteinander dicht verschweißtThis method has proven to be disadvantageous, since the plane-parallelism of the shell and the hood is an important prerequisite, but this is not always ensured by the previous deep-drawing process in the event of unevenness in the seam to be welded, i.e. the contact surface of the two parts in the area dα 30 edges , which is reflected by a more or less large gap between the component edges to be welded by the I-seam, there are either holes in the weld seam or entire sections with a length of several millimeters are not sealed together

Eine weitere Schwierigkeit ist die deckungsgleiche Fixierung von Schale und Haube innerhalb der Spannvorrichtung beim Schweißen. Wenn diebeiden Bauteilränder nicht genau übereinanderliegen,kommteszu sogenannten 35 Überlappfehlem.Another difficulty is the congruent fixation of the shell and hood within the clamping device during welding. If the two component edges are not exactly on top of each other, there are so-called 35 overlap errors.

Da Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißverfahren zu schaffen, das die geschilderten Unzulänglichkeiten nicht mehr aufweistThe object of the invention is to create a welding method which no longer has the shortcomings described

Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung verfahrungsmäßig darin, daß die Ränder nach dem Aneinanderlegen gemeinsam abgewinkelt werden, beziehungsweise alternativ darin, daß sie einzeln abgewinkelt werden. 40 Durch das Abwinkeln ergibt sich, daß entweder die Schale in da Haube oda die Haube in da Schale längs ihrer Ränder gelagert ist, so daß die Lage des einen Bauteils bezüglich des anderen exakt festliegt. Ein etwa vorhandener Spalt zwischen beiden Bauteilen ist irrelevant, da die beiden Teile mindestens am abgewinkelten Teil des Randes dicht aneinanderliegen. Durch entsprechende Maßgestaltung kann abgestimmt werden, daß die beiden Teile stramm ineinanderliegen und daß der Rand des innenliegenden Teils, in aüa Regel da Haube, etwa 0,5 bis 1,5 mm über den 45 Rand des außenliegenden Teiles, meist da Schale hervortritt. Damit ergibt sich eine Schräglage der Elektrode imIn order to achieve the object, the method consists in that the edges are angled together after they have been placed against one another, or alternatively in that they are angled individually. 40 By bending it results that either the shell in the hood or the hood in the shell is mounted along its edges, so that the position of one component with respect to the other is exactly fixed. Any gap between the two components is irrelevant, since the two parts lie close together at least on the angled part of the edge. By appropriate dimensioning can be coordinated that the two parts lie tightly into each other and that the edge of the inner part, usually as a hood, about 0.5 to 1.5 mm above the 45 edge of the outer part, mostly as a shell emerges. This results in an inclined position of the electrode in the

Winkel von 10 bis 45°. Es ist altonativ möglich, die beiden Bauteile miteinanda zu vaschweißen, sie können auch miteinanda hartverlötet woden.Angles from 10 to 45 °. It is altonatively possible to weld the two components together, they can also be brazed to one another.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die beiden Bauteile miteinander hartverlötet werden.In an embodiment of the invention, it is proposed that the two components be brazed to one another.

Hierzu wird ein Lötformteil in Gestalt eina Folie zwischen die beiden Bauteile eingelegt 50 Durch diese Ausgestaltung kann die vormontierte Baugruppe komplett in einem Durchlauflötofen gelötet werden, vorzugsweise in Schutzgasatmosphäre.For this purpose, a molded soldering part in the form of a film is inserted between the two components. 50 With this configuration, the preassembled assembly can be completely soldered in a continuous soldering furnace, preferably in a protective gas atmosphere.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wärmetauscher zeichnet sich nicht nur durch eine leichte undkostengünstigereFertigunggegenüber dem Stand derTechnikaus,sondern auch durch absoluteDichtheit und längere Standfestigkeit 55 Anhand der Figuren der Zeichnung werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher oläutot wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche Einzelteile bedeuten.The heat exchanger produced by the method according to the invention is not only characterized by easy and less expensive production compared to the prior art, but also by absolute tightness and longer stability 55 With reference to the figures of the drawing, two exemplary embodiments of the invention are described in more detail below, with the same reference numerals in the various figures being the same Individual parts mean.

Es zeigen: -2-It shows: -2-

Claims (3)

AT 395 689 B Figur 1 eine Komplettansicht eines Wärmetauschers, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines geschweißten Wärmetauschers und Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines gelöteten Wärmetauschers. Der in der Figur 1 dargestellte Wärmetauscher istder Primärwärmetauscher eines gasbeheizten Durchlaufwasser-S heizers oderUmlaufwasserheizers, der von einem nicht dargestellten Gasbrenner beheizt wird. Der Wärmetauscher besteht aus Kupfer· oder Edelstahlrohren (1), die in einem Abstand (2) voneinander parallel zueinander angeordnet sind. Die Wasserrohre sind mit Edelstahl- oder Kupferlamellen (3) besetzt, wobei das Ende des Blockes der Lamellen (3) durch je ein Randstück (4) festgelegt ist, das auch zum Befestigen des Wärmetauschers dient. Die Enden der Rohre ragen durch die Randstücke (4) hindurch und sind durch Umlenkkammem (6) miteinander veibunden. Hierbei 10 besteht die Möglichkeit, daß eine Umlenkkammer jeweils nur zwei Enden von Rohren einschließt, es gibt auch Umlenkkammem, die mehr als zwei Rohre miteinander verbinden. Die Umlenkkammem bestehen aus einer den Rohren zugewendeten Schale (7) und einer den Rohren abgewendeten Haube (8). Schale und Haube sind zwei Bauteile, die längs einer Schweiß* oder Lötnaht (9) miteinander wasserdicht verbunden werden müssen, und zwar in einem stoffschlüssigen Verfahren. Schale und Haube bestehen aus Edelstahl und sind in einem Tiefziehverfahren 15 profiliert, so daß sie einen Innenraum, nämlich die Umlenkkammer begrenzen. Die erste und letzte Umlenkkammer (9,10) beziehungsweise (11) ist mit einem Wasseranschluß (12) beziehungsweise (13) verbunden. Die Figur 2 zeigt nun das Schweißverfahren zum Verbinden von Schale und Haube in einer Haltevorrichtung. Die Haltevorrichtung besteht aus einer Unterlage (14) und einem Anpreßstempel (15). Zwischen beiden ist der umlaufende Rand (16) der Haube (8) und der Schale (7) zusammengedrückt. Der Rand ist hierbei mit einer 20 Abwinkelung (17) versehen, die einen Wert von etwa 90° erreicht Die Abwinkelung kann zur Schale oder zur Haube hin erfolgen. Die innenliegende Haube wird vom Rand der außenliegenden Schale umfaßt und steht um 1/2 bis 1,5 mm vor. Es könnte auch die Haube die Schale umfassen, wichtig ist, daß das umgefaßte Bauteil vorsteht. Eine Schweißelektrode (18) wird dann in einem Winkel von 45 bis 90° entlang der Peripherie des abgebogenen gemeinsamen Randes geführt und verschweißt beide Bauteile. 25 Es ist möglich, Schale und Haube zunächst mit planen Rändern zu versehen und vor dran Schweißen gemeinsam umzubiegen, es ist auch möglich, den Rand von Schale und Haube gesondert abzuwinkeln und erst beide Teile in der Vorrichtung (14/15) ineinanderzulegen und dann zu verschweißen. In jedem Fall ist darauf zu achten, daß die Ränder so gemeinsam oder getrennt abgewinkelt werden, daß Haube und Schale mit ihren Rändern stramm ineinanderfassen, damit eine einwandfreie Linienberührung zum Schweißen vorhanden ist. Selbst wenn im 30 planbleibenden Bereich der Ränder die Schweißung nicht erfolgt, erfolgt sie mindestens am Ende des abgewinkelten Bereiches. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 werden die Ränder von Schale (7) und Haube (8) getrennt abgewinkelt und unter Zwischenfügung einer Lötfolie (19) miteinander hartverlötet. Die Abkantung der Ränder erfolgt nach den gleichen Überlegungen wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 2. Es muß nur die Lötfolie einwandfrei zwischen 35 beideRänderpassen.DieLötfolieistalsBandausgebildet,einnochvorstehendesTeildesLötformteilszerlänftbeini Löten. Die drei Teile, Schale (7), Haube (8) und zwischenliegende Lötfolie, ergeben eine Preßpassung, so daß sich die zusammengefügten Teile vor dem Löten nicht mehr ohne weiteres lösen. Die Lötung erfolgt nach dem Hartlötverfahren, es könnte auch ein Weichlöten stattfinden. Die Lötfolie ist als Band ausgebildet. Schale und Haube können beide Formkörper sein, es wäre auch möglich, eines der beiden Teile plan zu gestalten. 40 PATENTANSPRÜCHE 45 1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit lamellenbesetzten, ein aufzuheizendes Fluid führenden, von 50 einem Brenner beheizten Rohren, deren Enden über Umlenkkammem miteinander verbunden sind, die aus einer an ihrenRändem miteinanderverbundenen SchaleundHaube bestehen, wobei dieRänder aneinandergelegt unddanach stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (16) nach dem Aneinanderlegen gemeinsam abgewinkelt werden.AT 395 689 B Figure 1 is a complete view of a heat exchanger, Figure 2 shows an embodiment of a welded heat exchanger and Figure 3 shows an embodiment of a soldered heat exchanger. The heat exchanger shown in Figure 1 is the primary heat exchanger of a gas-heated, continuous-flow water heater or circulating water heater, which is heated by a gas burner, not shown. The heat exchanger consists of copper or stainless steel tubes (1) which are arranged parallel to each other at a distance (2). The water pipes are equipped with stainless steel or copper fins (3), the end of the block of fins (3) being fixed by an edge piece (4) which also serves to fasten the heat exchanger. The ends of the tubes protrude through the edge pieces (4) and are connected to one another by deflection chambers (6). Here there is the possibility that a deflection chamber includes only two ends of pipes, there are also deflection chambers that connect more than two pipes to one another. The deflection chambers consist of a shell (7) facing the tubes and a hood (8) facing away from the tubes. Shell and hood are two components that have to be connected to each other in a watertight manner along a weld * or soldered seam (9), and that in a cohesive process. Shell and hood are made of stainless steel and are profiled in a deep-drawing process 15, so that they delimit an interior, namely the deflection chamber. The first and last deflection chamber (9, 10) or (11) is connected to a water connection (12) or (13). FIG. 2 now shows the welding method for connecting the shell and the hood in a holding device. The holding device consists of a base (14) and a pressure stamp (15). The peripheral edge (16) of the hood (8) and the shell (7) is compressed between the two. The edge is provided with a 20 bend (17), which reaches a value of approximately 90 °. The bend can be made towards the shell or the hood. The inner hood is surrounded by the edge of the outer shell and protrudes by 1/2 to 1.5 mm. It could also include the hood, the shell, it is important that the enclosed component protrudes. A welding electrode (18) is then guided at an angle of 45 to 90 ° along the periphery of the bent common edge and welds both components. 25 It is possible to first provide the edges of the shell and hood with flat edges and then bend them together before welding weld. In any case, care must be taken that the edges are bent together or separately so that the edges of the hood and shell are tightly gripped so that there is a perfect line contact for welding. Even if the welding does not take place in the area of the edges that remains flat, it takes place at least at the end of the angled area. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the edges of the shell (7) and hood (8) are angled separately and brazed to one another with the interposition of a soldering foil (19). The edges are folded according to the same considerations as in the embodiment of FIG. 2. Only the solder foil has to fit perfectly between the two edges. The three parts, shell (7), hood (8) and the interposed solder foil, give an interference fit, so that the joined parts can no longer be easily removed before soldering. The soldering is done according to the brazing process, soft soldering could also take place. The solder foil is designed as a tape. Shell and hood can both be molded bodies, it would also be possible to make one of the two parts flat. 40 PATENT CLAIMS 45 1. Method for producing a heat exchanger with finned tubes carrying a fluid to be heated and heated by 50 a burner, the ends of which are connected to each other via deflection chambers which consist of a shell and hood connected to one another at their edges, the edges being placed against one another and then connected to one another cohesively , characterized in that the edges (16) are angled together after they have been placed against one another. 2. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit lamellenbesetzten, ein aufzuheizendes Fluid führenden von einem Brenner beheizten Rohren, deren Enden über Umlenkkammem miteinander verbunden sind, die aus einer an2. A method for producing a heat exchanger with finned, a fluid to be heated leading from a burner heated pipes, the ends of which are connected to one another via deflection chambers -3- AT 395 689 B ihren Rändern miteinander verbundenen Schale und Haube bestehen, wobei die Ränder von Schale und Haube aneinandergelegt und stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (16) von Schale und Haube einzeln abgewinkelt werden. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4--3- AT 395 689 B their edges interconnected shell and hood, the edges of the shell and hood being put together and integrally connected to one another, characterized in that the edges (16) of the shell and hood are individually angled. For this 2 sheets of drawings -4-
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