DE10008549A1 - Burner head with metal plate and pipe sections for a coolant - Google Patents

Burner head with metal plate and pipe sections for a coolant

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf aus einer mit Reihen von Schlitzen und/oder Löchern versehenen Metallplatte, die auf einer Seite zwischen den Reihen von Schlitzen und/oder Löchern mit von Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohrabschnitten verbunden ist. Die Herstellung des Brennerkopfes wird unter Verbesserung seiner Eigenschaften dadurch vereinfacht und verbilligt, dass die Metallplatte zumindest auf der den Rohrabschnitten zugekehrten Seite mit einer Edelstahloberfläche versehen ist und dass die aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Rohrabschnitte zumindest mit einer Längsschweißnaht mit der Edelstahloberfläche der Metallplatte verschweißt sind.The invention relates to a burner head made of a metal plate provided with rows of slots and / or holes, which is connected on one side between the rows of slots and / or holes to pipe sections through which coolant flows. The manufacture of the burner head, while improving its properties, is simplified and made cheaper by the fact that the metal plate is provided with a stainless steel surface at least on the side facing the pipe sections and that the pipe sections made of copper or copper alloy are welded to the stainless steel surface of the metal plate at least with a longitudinal weld seam.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf aus einer mit Reihen von Schlitzen und/oder Löchern versehenen Metallplatte, die auf einer Seite zwischen den Reihen von Schlitzen und/oder Löchern mit von Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohrabschnitten verbunden ist.The invention relates to a burner head consisting of a row of slots and / or perforated metal plate on one side between the Rows of slots and / or holes with coolant flowing through them Pipe sections is connected.

Ein derartiger Brennerkopf ist aus der DE 87 03 407 U1 bekannt. Dabei sind die Rohrabschnitte zu einer Rohrschlange zusammengefasst und mit der Metallplatte verlötet. Mit einem derartigen Brennerkopf wird erreicht, dass die Verbrennungs­ produkte einen möglichst niedrigen Stickoxydanteil enthalten. Die Herstellung des Brennerkopfes ist jedoch kompliziert, zeitaufwendig und daher sehr teuer.Such a burner head is known from DE 87 03 407 U1. Here are the Pipe sections combined into a pipe coil and with the metal plate soldered. With such a burner head it is achieved that the combustion products contain the lowest possible nitrogen oxide content. The production the burner head is complicated, time-consuming and therefore very expensive.

Wie die DE 94 13 147 U1 zeigt, ist die Metallplatte eines derartigen Brennerkopfes auch schon als Verbundplatte ausgebildet worden, wobei eine mittlere Schicht aus Kupfer oder Aluminium auf beiden Seiten mit einer Edel­ stahlplattierung versehen worden ist. Die Edelstahlschicht bringt für die Metallplatte einen guten Schutz gegen Korrosion und die mittlere Kupferschicht weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so das der Wirkungsgrad für die Kühlung verbessert wird. Über die Verbindung der Metallplatte mit den Rohrabschnitten und die Materialauswahl für die Rohrabschnitte sagt dieser Stand der Technik nichts aus.As DE 94 13 147 U1 shows, the metal plate is one of these Burner head have already been designed as a composite plate, one middle layer of copper or aluminum on both sides with a noble steel plating has been provided. The stainless steel layer brings for the Metal plate good protection against corrosion and the middle copper layer has good thermal conductivity, so that the efficiency for cooling is improved. Via the connection of the metal plate with the pipe sections  and the material selection for the pipe sections says this prior art nothing out.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Brennerkopf der eingangs erwähnten Art durch Wahl einer einfachen und kostengünstig ausführbaren Verbindungsart zu­ sammen mit der Materialwahl für die Metallplatte und die Rohrabschnitte eine ausreichende Festigkeit zwischen Metallplatte und Rohrabschnitten, verbesserte Wärmeleitung zwischen Metallplatte und Rohrabschnitten und damit Kühl­ wirkung unter Beibehaltung des Korrosionsschutzes zu erhalten.It is an object of the invention, in a burner head of the type mentioned by choosing a simple and inexpensive connection type together with the choice of materials for the metal plate and the pipe sections sufficient strength between metal plate and pipe sections, improved Heat conduction between the metal plate and pipe sections and thus cooling to maintain the effect while maintaining the corrosion protection.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Metallplatte zumindest auf der den Rohrabschnitten zugekehrten Seite mit einer Edelstahl­ oberfläche versehen ist, und dass die aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Rohrabschnitte zumindest mit einer Längsschweissnaht mit der Edelstahloberfläche der Metallplatte verschweisst sind.This object is achieved according to the invention in that the metal plate at least on the side facing the pipe sections with a stainless steel Surface is provided, and that of copper or copper alloy existing pipe sections with at least one longitudinal weld Stainless steel surface of the metal plate are welded.

Die Verwendung von Edelstahl und Kupfer oder Kupferlegierung im Verbindungs­ bereich bringt, wie dem Schweissfachmann bekannt ist, erhebliche Probleme, die durch besonders entwickelte Schweissverfahren, wie Kaltpress-Schweissen, Kaltfliesspress-Schweissen, Ultraschall-Schweissen, Reib-Schweissen, Diffusions-Schweissen, Wolfram-Plasmaschweissen, Mikroplasma-Schweissen oder WIG-Impulslichtbogen-Schweissen, gelöst worden sind. Derartige spezielle Schweissverfahren sind jedoch für eine kostengünstige Fertigung des Brennerkopfes nicht geeignet.The use of stainless steel and copper or copper alloy in the connection area, as is well known to the welding specialist, causes considerable problems, through specially developed welding processes, such as cold press welding, Cold extrusion welding, ultrasonic welding, friction welding, Diffusion welding, tungsten plasma welding, micro plasma welding or TIG pulsed arc welding. Such special However, welding processes are for an inexpensive manufacture of the Burner head not suitable.

Obwohl die herkömmlich hergestellte Längsschweissnaht zu Lötrissigkeit neigt, wird die erforderliche Wärmeableitung erhalten bleiben. Die Metallplatte bleibt nach wie vor metallisch blank und zeigt keine Anlass- oder Glühfarben. Die Schweissverbindungen halten auch extremen Temperatur-Änderungsgeschwindigkeiten stand, wobei die geforderte Wärmeableitung gewährleistet ist.Although the conventional longitudinal weld tends to be cracked, the necessary heat dissipation will be maintained. The metal plate remains still metallic bright and shows no temper or glow colors. The Welded joints  also maintain extreme temperature change rates stood, whereby the required heat dissipation is guaranteed.

Für den vorliegenden Einsatzfall bringt das Schweissverfahren entgegen der herkömmlichen Meinung einen wesentlichen Fortschritt, da die eventuell auftretenden Nachteile für die Funktion des Brennerkopfes keine negativen Auswirkungen haben.For the present application, the welding process counteracts the conventional opinion a significant advance as the Disadvantages that occur for the function of the burner head are not negative Have an impact.

Besonders einfach lässt sich der Brennerkopf dadurch herstellen, dass die Längsschweissnähte als Laser-Schweissnähte ausgeführt sind.The burner head is particularly easy to manufacture by the fact that Longitudinal welds are designed as laser welds.

Ist dabei vorgesehen, dass die Längsschweissnähte von der Metallplatte her ausgeführt sind, dann lässt sich der Anteil des in die Metallplatte diffundierenden Kupfers aus den Rohrabschnitten niedrig halten.It is provided that the longitudinal weld seams from the metal plate are carried out, then the proportion of the diffusing into the metal plate Keep copper from the pipe sections low.

Der Wärmeübergang von der Metallplatte auf die Rohrabschnitte lässt sich nach einer weiteren Ausgestaltung noch dadurch verbessern, dass die Metallplatte im Bereich der Rohrabschnitte an die konvexe Aussenwölbung der Rohrabschnitte angepasste, konkav gewölbte Aufnahmenuten aufweisen, da die Anlageflächen erhöht werden.The heat transfer from the metal plate to the pipe sections can be reduced a further embodiment improve in that the metal plate in Area of the pipe sections to the convex outer curvature of the pipe sections have adapted, concavely curved receiving grooves, since the contact surfaces increase.

Ist zudem vorgesehen, dass die Metallplatte im Bereich der Reihen von Schlitzen und/oder Löcher ebenfalls gewölbt ist, dann wird eine definierte Auslenkung der Metallplatte in diesen Bereichen erreicht und ein Brechen der Metallplatte an diesen Stellen vermieden.It is also provided that the metal plate in the area of the rows of slots and / or holes is also curved, then a defined deflection of the Metal plate reached in these areas and the metal plate breaks avoided these places.

Zur Vereinfachung der Herstellung ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Wölbungen der Metallplatte im Bereich der Rohrabschnitte und der Reihen von Schlitzen und/oder Löcher nach der gleichen Seite der Metallplatte gerichtet sind.To simplify production, it is preferably provided that the Curvatures of the metal plate in the area of the pipe sections and the rows of  Slits and / or holes directed towards the same side of the metal plate are.

Die Metallplatte kann selbst aus ferritischem Edelstahl bestehen oder als Verbindungsplatte aus Kupfer mit Edelstahlplattierung bestehen.The metal plate itself can consist of ferritic stainless steel or as Connection plate made of copper with stainless steel plating.

Eine gleichmässige Kühlung der Metallplatte bei etwa gleichbleibenden Druckverhältnissen in allen Rohrabschnitten wird dadurch sichergestellt, dass die Rohrabschnitte eingangs- und ausgangsseitig mit Sammelrohren verbunden oder verbindbar sind. Als Verbindungsarten zwischen den Rohrabschnitten und Anschlussstutzen an den Sammelrohren kommen Stecklot- und Schraubver­ bindungen in Frage.Uniform cooling of the metal plate with approximately the same Pressure conditions in all pipe sections is ensured by the fact that the Pipe sections connected on the inlet and outlet sides with manifolds or are connectable. As connection types between the pipe sections and Connection sockets on the manifolds come with plug-in solder and screw connectors ties in question.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispielen näher erläutet. Es zeigen:The invention is based on the embodiment shown in the drawings examples explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt der Verbindung von zwei Rohrabschnitten und einer ebenen Metallplatte, Fig. 1 shows a partial cross section of the connection of two pipe sections and a flat metal plate,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt der Verbindung von zwei Rohr­ abschnitten mit gewölbten Teilbereichen einer Metallplatte, und Fig. 2 shows a partial cross section of the connection of two pipe sections with curved portions of a metal plate, and

Fig. 3 eine Teildraufsicht auf den Brennerkopf, bei dem alle Rohrabschnitte eingangs- und ausgangsseitig mit Sammel­ rohren verbunden sind. Fig. 3 is a partial plan view of the burner head, in which all pipe sections are connected on the input and output sides with manifolds.

Die ebene Metallplatte 10 nach Fig. 1 kann aus ferritischem Edelstahl bestehen und weist beabstandete parallele Reihen von Schlitzen 11 und/oder Löchern auf. The flat metal plate 10 according to FIG. 1 can consist of ferritic stainless steel and has spaced parallel rows of slots 11 and / or holes.

Die verbleibenden Restbereiche der Metallplatte 10 sind mit Rohrabschnitten 20 verschweisst, wie die angedeuteten Längsschweissnähte 30 zeigen. Dabei ist pro Rohrabschnitt 20 eine einzige Längsschweissnaht 30 vorgesehen, die vor­ zugsweise als Läser-Schweissnaht ausgeführt wird. Die Längsschweissnähte 30 werden von der freien Seite der Metallplatte 10 aus hergestellt, damit das in die Metallplatte 10 diffundierende Kupfer möglichst gering gehalten wird.The remaining areas of the metal plate 10 are welded to pipe sections 20 , as shown by the longitudinal weld seams 30 shown. In this case, a single longitudinal weld seam 30 is provided per tube section 20 , which is preferably carried out as a laser weld seam. The longitudinal weld seams 30 are produced from the free side of the metal plate 10 so that the copper diffusing into the metal plate 10 is kept as low as possible.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die Metallplatte 10 auch mehrfach nach einer Seite, vorzugsweise der von Rohrabschnitten 20 freien Seite hin, gewölbt sein, und so zwischen den Reihen von Schlitzen 11 und/oder Löchern konkave Aufnahme­ nuten 12 für die Rohrabschnitte 20 bilden, um die Anlageflächen zwischen Metallplatte 10 und Rohrabschnitten 20 zu erhöhen und damit die Wärmeab­ leitung zu verbessern. Die Metallplatte 10 kann eine Mittelschicht aus Kupfer aufweisen und beidseitig mit einer Edelstahlplattierung versehen sein. Die mechanische Verbindung kann durch zwei Längsschweissnähte 30 pro Rohr­ abschnitt 20 verbessert werden. Auch im Bereich der Schlitze 11 und/oder Löcher ist die Metallplatte 10 gewölbt, um definierte Dehnungsbewegungen zu erhalten und Brüche der Metallplatte 10 an diesen Stellen zu vermeiden.As shown in FIG. 2, the metal plate 10 can also be curved several times to one side, preferably the side free of pipe sections 20 , and thus form concave receiving grooves 12 for the pipe sections 20 between the rows of slots 11 and / or holes, to increase the contact surfaces between the metal plate 10 and pipe sections 20 and thus to improve the heat dissipation. The metal plate 10 can have a middle layer of copper and can be provided on both sides with a stainless steel plating. The mechanical connection can be improved by two longitudinal weld seams 30 per tube section 20 . The metal plate 10 is also curved in the area of the slots 11 and / or holes in order to obtain defined expansion movements and to avoid breaks in the metal plate 10 at these points.

Die Ansicht nach Fig. 3 zeigt, dass die mit der Metallplatte 10 verschweissten Rohrabschnitte 20 eingangs- und ausgangsseitig über Sammelrohre 40 und Anschlussstutzen 50 zusammengefasst sind, um in allen Rohrabschnitten 20 gleiche Fliess-, Druck- und Wärmeableitungs-Eigenschaften zu erreichen. Dabei können die Rohrabschnitte 20 in die Anschlussstutzen 50 eingesteckt und/oder mit diesen verlötet oder verschraubt sein. An den Anschlüssen 41 der Sammel­ rohre 40 wird das Kühlflüssigkeitssystem angeschlossen.The view according to FIG. 3 shows that the pipe sections 20 welded to the metal plate 10 are combined on the input and output sides via header pipes 40 and connecting pieces 50 in order to achieve the same flow, pressure and heat dissipation properties in all pipe sections 20 . The pipe sections 20 can be inserted into the connecting pieces 50 and / or soldered or screwed to them. The coolant system is connected to the connections 41 of the collecting pipes 40 .

Claims (10)

1. Brennerkopf aus einer mit Reihen von Schlitzen und/oder Löchern versehenen Metallplatte, die auf einer Seite zwischen den Reihen von Schlitzen und/oder Löchern mit von Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohrabschnitten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) zumindest auf der den Rohrabschnitten (20) zugekehrten Seite mit einer Edelstahloberfläche versehen ist, und dass die aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Rohrabschnitte (20) zumindest mit einer Längsschweissnaht (30) mit der Edelstahl­ oberfläche der Metallplatte (10) verschweisst sind.1. burner head from a row of slots and / or holes provided with a metal plate, which is connected on one side between the rows of slots and / or holes with pipe sections through which coolant flows, characterized in that the metal plate ( 10 ) at least on the Pipe sections ( 20 ) facing side is provided with a stainless steel surface, and that the pipe sections ( 20 ) made of copper or copper alloy are welded to the stainless steel surface of the metal plate ( 10 ) at least with a longitudinal weld seam ( 30 ). 2. Brennerkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschweissnähte (30) als Laser-Schweissnähte ausgeführt sind.2. Torch head according to claim 1, characterized in that the longitudinal weld seams ( 30 ) are designed as laser weld seams. 3. Brennerkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschweissnähte (30) von der Metallplatte (10) her ausgeführt sind. 3. Torch head according to claim 1 and 2, characterized in that the longitudinal welding seams ( 30 ) from the metal plate ( 10 ) are carried out. 4. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) im Bereich der Rohrabschnitte (20) an die konvexe Aussenwölbung der Rohrabschnitte (20) angepasste konkav gewölbte Aufnahmenuten (12) aufweisen.4. Burner head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metal plate ( 10 ) in the region of the pipe sections ( 20 ) to the convex outer curvature of the pipe sections ( 20 ) have concavely curved receiving grooves ( 12 ). 5. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) im Bereich der Reihen von Schlitzen (11) und/oder Löcher ebenfalls gewölbt ist.5. Burner head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal plate ( 10 ) in the region of the rows of slots ( 11 ) and / or holes is also curved. 6. Brennerkopf nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungen der Metallplatte (10) im Bereich der Rohrabschnitte (20) und der Reihen von Schlitzen (11) und/oder Löcher nach der gleichen Seite der Metallplatte (10) gerichtet sind.6. Burner head according to claim 4 and 5, characterized in that the curvatures of the metal plate ( 10 ) in the region of the tube sections ( 20 ) and the rows of slots ( 11 ) and / or holes are directed towards the same side of the metal plate ( 10 ) . 7. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) selbst aus ferritischem Edelstahl besteht.7. Burner head according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metal plate ( 10 ) itself consists of ferritic stainless steel. 8. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) als eine Verbundplatte aus Kupfer mit Edelstahlplattierung ausgebildet ist.8. Burner head according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metal plate ( 10 ) is designed as a composite plate made of copper with stainless steel plating. 9. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (20) eingangs- und ausgangsseitig mit Sammelrohren (40) verbunden oder verbindbar sind. 9. Burner head according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pipe sections ( 20 ) on the input and output sides are connected or connectable to header pipes ( 40 ). 10. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (20) mit Anschlussstutzen (50) der Sammelrohre (40) durch Steck-, Löt- oder Schraubverbindung verbunden sind.10. Burner head according to claim 9, characterized in that the pipe sections ( 20 ) with connecting pieces ( 50 ) of the header pipes ( 40 ) are connected by plug, solder or screw connection.
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