DE102016002941A1

DE102016002941A1 - Durchlauferhitzer mit einem Anschlussrohr

Info

Publication number: DE102016002941A1
Application number: DE102016002941.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Arnemann; Michael Grobe; Daniel Schäfer
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter, insbesondere einen Durchlauferhitzer, mit mindestens einem Wasserrohr (100) zum Verbinden mit einem Anschluss. Das Wasserrohr (100) weist eine Innenoberfläche (105) und eine Außenoberfläche (104) auf, wobei eine erste Innenzone (111) an einem ersten Ende (101) des Wasserrohres (100) zu einer zweiten Innenzone (121) der Innenoberfläche (105) geformt ist. Eine erste Außenzone (113) ist über eine Endfläche (102) mit der ersten Innenzone (111) verbunden. Weiterhin ist eine Anlagefläche (122) für einen Verbindungsmechanismus (130) durch eine zweite Außenzone (123) der Außenoberfläche (104) vorgesehen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines ersten Endes (101) eines metallischen Wasserrohrs (100) für einen Warmwasserbereiter.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter, insbesondere Durchlauferhitzer, mit mindestens einem Wasserrohr zum Verbinden mit einem Anschluss.
Marktbekannt sind Warmwasserbereiter, die zumindest ein Wasserrohr zum Verbinden mit einem Anschluss aufweisen, insbesondere zum Anschluss an ein Wasserleitungsnetz, wie ein Kaltwasserleitungsnetz oder auch Warmwasserleitungsnetz. Das Wasserrohr ist mit einem zweiten Ende meist bereits schon am Warmwasserbereiter befestigt. Bei Durchlauferhitzern sind diese Wasserrohre vorteilhaft schon bereits in einen Wärmeerzeuger des Warmwasserbereiters eingesteckt. Ein erstes Ende ist dann dafür vorgesehen, den Warmwasserbereiter an das Wasserleitungsnetz anzuschließen. Ein zweites Rohr ist ebenfalls meist schon mit dem Warmwasserbereiter verbunden, wobei das zweite Ende des weiteren Wasserrohrs zum Anschluss an ein Verteilnetz dient. Somit ist der Warmwasserbereiter über zumindest ein Wasserrohr an ein Wasserversorgungsnetz und über ein zweites Rohr an ein Wasserverteilnetz angeschlossen. Das Ende zumindest eines Wasserrohres weist verschiedene Bauteile, wie separate Befestigungs- und Anschlagteile auf, mit denen das Wasserrohr an einen Anschluss des Wasserleitungsnetzes angeschraubt wird. Dies erfolgt üblicherweise mit einer Überwurfmutter.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Anschluss des Warmwasserbereiters an ein Wasserversorgungsnetz und/oder ein Wasserverteilnetz kostengünstig herzustellen und die Bauhöhe des Anschlusses zu verringern.
Gelöst ist die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs eins, des Anspruchs elf oder des Anspruchs dreizehn.
Gebildet wird durch einen Umformvorgang eine scheibenförmige Dichtfläche für ein Dichtelement und eine Anlagefläche für ein Befestigungselement, wie insbesondere eine Überwurfmutter.
Vorzugsweise bei einem metallischen Rohr, insbesondere Kupfer oder Edelstahl, weist ein erstes Ende des Wasserrohrs eine ringförmige Anformung auf, wobei die Anformung etwas dünner ist, als die doppelte Wandstärke der Rohrwand des Wasserrohrs. Beim Umformvorgang wird die Materialstärke durch das Aufweiten etwas verringert und durch das Aufeinanderpressen zweier Schrägen, die dann im Endstadium nahezu parallel aneinander liegen, entsteht eine Art Ring, der am Wasserrohr angeformt ist und eine stabile flach aufbauende Dichtfläche für ein Dichtelement und eine Anlagefläche für die Überwurfmutter oder ein anderweitiges Befestigungselement wie eine Klammer, einen Splint oder ähnliches bildet.
Vorteilhaft ist das erste Ende insbesondere dadurch stabil ausgeführt und flach ausgeführt, dass ein Bogen von einer Rohrwand zu einem zweiten Rohrwandstück gebildet ist, wobei sich durch die Umformung das Material verfestigt. Durch die Anlage eines ersten Rohrwandstücks an ein zweites Rohrwandstück wird die Festigkeit des ersten Endes des Wasserrohrs weiterhin verbessert. Löten, schweißen, pressen oder andere Verfahrensschritte, mit denen ein erstes Ende, in Form eines Ringes auf das Wasserrohr aufgebracht wird, sind nicht erforderlich.
Bei einem entsprechenden Herstellungsverfahren wird das Wasserrohr zunächst aufgeweitet und eine zweite Schräge bildet sich zwischen der Aufweitung und dem nicht aufgeweiteten Innenrohr. Die Aufweitung wird vorteilhaft zweimal, dreimal oder mehrmals hintereinander durchgeführt. Vorteilhaft am Ende der Aufweitungsvorgänge wird eine erste Schräge an das Rohrende angeformt. Zwischen der ersten Schräge und der zweiten Schräge gibt es vorteilhaft eine aufgeweitete Rohrstrecke, insbesondere einen zylindrischen Abschnitt.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Schrägen zusammengepresst und der zylindrische Abschnitt verformt sich so, dass ein erstes Rohrwandstück und ein zweites Rohrwandstück aneinander liegen, die mit einer Verbindung verbunden sind. Die Verbindung stellt vorteilhafterweise den Rest des ehemaligen zylindrischen Teils aus dem vorletzten Zwischenschritt dar.
Eine erste Innenzone ist vorteilhaft an einem ersten Ende des Wasserrohres hin zu einer zweiten Innenzone der Innenoberfläche geformt, wobei eine erste Außenzone über eine Endfläche mit der ersten Innenzone verbunden ist. Eine Anlagefläche für einen Verbindungsmechanismus ist durch eine zweite Außenzone vorgesehen.
Eine Dichtfläche ist vorteilhaft an der zweiten Innenzone des zweiten Rohrwandstücks vorgesehen und die Endfläche weist einen wenigstens um eine Breite der Dichtfläche vergrößerten Radius gegenüber einem Innenradius der Innenoberfläche auf. Eine vorteilhafte andere Dichtfläche ist durch eine erste Außenzone der Außenoberfläche gebildet und die Dichtfläche des Rohrwandstücks liegt gegenüber der zweiten Innenzone. Eine Höhe der zweiten Außenzone weist vorteilhaft mehr als ein 0,5-faches bis 1,5-faches eines Innenradius des Wasserrohrs auf. Eine Höhe der zweiten Außenzone weist vorteilhaft ein zwischen einem 0,7-fachen bis 1-fachen liegendes Maß des Innenradius des Wasserrohrs auf. Ein Radius einer Endfläche ist vorteilhaft größer als ein Innenradius der Rohrwand. Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist an einem Warmwasserbereiter zumindest das eine Wasserrohr mit seinem ersten Ende zum Anschließen an ein Wasserleitungsnetz vorgesehen. Ein zweites Ende ist vorteilhaft fluidtechnisch mit dem Wärmeerzeuger des Warmwasserbereiters verbindbar. Gemäß einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung eines ersten Endes eines metallischen Wasserrohrs für einen Warmwasserbereiter, insbesondere Durchlauferhitzer wird ein Ende des Wasserrohres um ein erstes Maß auf einen größeren Radius aufgeweitet, wobei eine zweite Schräge gebildet wird, die die Aufweitung vom Innendurchmesser zum vergrößerten Radius überbrückt.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird der Radius um ein zweites Maß auf einen noch größeren Radius aufgeweitet.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird eine erste Schräge an das Ende geformt, so dass sich die erste Schräge und die zweite Schräge gegenüberstehen. In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt werden die erste und die zweite Schräge gegeneinander gepresst, so dass sich ein nach außen geformter doppelter Teller am Ende des Wasserrohrs ergibt. Das Ende des Wasserrohrs wird vorteilhaft mehrmals aufgeweitet, insbesondere dreimal und mehr.
1 zeigt ein erstes Ende eines Wasserrohrs
2 zeigt vergrößert einen Ausschnitt des ersten Endes
3 zeigt ein Wasserrohr mit einer ersten Aufweitung und einer ersten Schräge
4 zeigt ein Wasserrohr nach einem zweiten Verfahrensschritt mit einer verstärkten Aufweitung
5 zeigt ein Wasserrohr nach einem dritten Verfahrensschritt
6 zeigt das Wasserrohr mit einer angeformten zweiten Schräge
7 zeigt ein Wasserrohr mit einem ersten Ende und einen zweiten Ende
8 zeigt ein erstes Ende mit Dichtung
9 zeigt einen Teil des Durchlauferhitzers
Ein erstes Ende 101 eines Wasserrohrs 100 weist eine Innenoberfläche 105 und eine Außenoberfläche 104 auf. Eine Rohrwand 103 hat eine Dicke D_r. Ein erstes Rohrwandstück 110 und ein zweites Rohrwandstück 120 sind mittels einer Verbindung 107 verbunden und über einen Bogen 106 an der Rohrwand 103 umgeformt. Das erste Rohrwandstück 110 weist eine Endfläche 102 auf.
Vorteilhaft und wie im Ausführungsbeispiel umgesetzt, verläuft das erste Rohrwandstück 110 parallel zum zweiten Rohrwandstück 120 und liegt an diesem vorteilhaft an.
Im Ausführungsbeispiel ist das zweite Rohrwandstück 120 etwa um einen Winkel von etwa 90° mittels des Bogens 106 von der Rohrwand 103 nach außen abgebogen. So ist eine erste Anlagefläche 122, insbesondere für ein Befestigungselement gebildet. Die Anlagefläche 122 ist Teil einer zweiten Außenzone 123.
An das zweite Rohrwandstück 120 ist um etwa 180° das erste Rohrwandstück 110 angeformt. Eine Verbindung 107 stellt einen verfestigten Materialbereich Bereich dar, in dem eine Umformung um 180° stattgefunden hat.
Durch die Umformung des ersten Rohrwandstücks 110 um 180° zum zweiten Rohrwandstück 120 liegt eine erste Innenzone 111 an einer zweiten Innenzone 121. Eine erste Außenzone 113 steht somit nahezu im Winkel von 90° zur Rohrwand 103 und weist eine Dichtfläche 112 auf.
Gezeigt ist auch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß 8, bei dem die Endfläche 102 des ersten Rohrwandstücks 110 zurückversetzt ist und somit ein Abschnitt für ein Dichtelement 5 wie einen O-Ring oder eine Flächendichtung vorgesehen ist. Das erste Rohrwandstück 110 dient dann als Anschlag gegen den Anschlussbereich des Wasserverteilernetzes oder des Wasserversorgungsnetzes. Durch den definierten Anschlag ist die Verformung des Dichtelementes, wie dem benannten O-Ring vorgegeben, so dass dieser beim Anziehen der Überwurfmutter nicht zerquetscht wird.
Zwischen der ersten Innenzone 111 und der zweiten Innenzone 121 ist gemäß 8 im Ausführungsbeispiel ein Spalt S und über den Spalt S ein Raum 125 mit einer Dichtfäche 124 für das Dichtelement 5 definiert, insbesondere kann der Raum 125 auf die Abmessungen des Dichtelements 5 angepasst werden. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel der Rohrdurchmesser R_b deutlich größer, als der Innenradius R_r. Der Radius R_e ist um eine Höhe b größer, als der Innenradius R_r.
Die Dicke D_z ist insbesondere durch den Aufweitungsvorgang gegenüber der Dicke D_r der Rohrwand vorteilhaft leicht vermindert.
In den 3–7 ist gezeigt, wie das Wasserrohr nach den jeweiligen vorteilhaften Verfahrensschritten aussieht. In 3 ist das Rohr am ersten Ende auf einen Radius R_z aufgeweitet, wodurch sich eine zweite Schräge 201 gebildet hat.
In 4 ist der Radius R_z nochmals auf einen Radius R_Y weiter aufgeweitet, der größer ist als der Radius R_z. Demnach ist die zweite Schräge 201 auch etwas schräger geworden.
5 zeigt das erste Ende nach einem dritten Verfahrensschritt, bei dem das erste Ende ein weiteres Mal auf einen Rohrdurchmesser R_x aufgeweitet wurde, der größer ist, als der Rohrdurchmesser R_y und die zweite Schräge 201 noch etwas schräger steht.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine erste Schräge 202 an das erste Ende 101 angeformt. Im Ausführungsbeispiel liegt zwischen der zweiten Schräge 201 und der ersten Schräge 202 nach dem entsprechenden Verfahrensschritt ein zylindrischer Bereich 200 vor, der die zweite Schräge 201 und die erste Schräge 202 verbindet.
Im Ausführungsbeispiel wird in einem Verfahrensschritt ein Pressvorgang durchgeführt, bei dem deutlich höhere Kräfte wirken, als bei den vorhergehenden Umformungsvorgängen. Die zweite Schräge 201 und die erste Schräge 202 werden derartig zusammengepresst, dass sich ein erstes Rohrwandstück 110 und ein zweites Rohrwandstück 120 bilden, welche durch die Verbindung 107 verbunden sind. Der ehemalige zylindrische Teil 200 geht jeweils anteilig in das zweite Rohrwandstück 120 und das erste Rohrwandstück 110 über. Das erste Rohrwandstück 110 besteht somit am Ende aus einem Teil der ersten Schräge 202 und einem Teil des zylindrischen Teils 200. Ebenso, ist das zweite Rohrwandstück derart umgeformt, dass es aus der zweiten Schräge 201 und einem Teil des zylindrischen Stücks 200 gebildet wird. Die Verbindung 107 ist ein Überbleibsel des zylindrischen Stücks 200.
Vorteilhaft erfolgt die Umformung so, dass eine Endfläche 102 einen größeren Radius R_e aufweist, als der Innendurchmesser R_r der Rohrwand 103. Der Radius R_e ist vorteilhaft auch größer, als der Radius R_r plus die Rohrwanddicke D_r.
9 zeigt einen Ausschnitt eines Durchlauferhitzers. Das Wasserrohr 100 mit einem ersten Rohrwandstück 110 und einem zweiten Rohrwandstück 120 ist an einen Anschluss eines Wärmeerzeugers, insbesondere elektrischen Heizkörper eines Durchlauferhitzers angeschlossen. Als Verbindungsmechanismus 130 ist eine Überwurfmutter vorgesehen, deren Kragen 131 an der dafür vorgesehenen Außenzone 123 des zweiten Rohrwandstücks 120 anliegt. Die erste Außenzone 113 liegt an einer Flachdichtung 132. Somit ist das Wasserrohr 100 an einen Anschluss 3 des Wärmeerzeugers 2 wasserdicht angeschlossen.

Claims

Warmwasserbereiter, insbesondere Durchlauferhitzer, mit mindestens einem Wasserrohr (100) zum Verbinden mit einem Anschluss, wobei das Wasserrohr (100) eine Innenoberfläche (105) und eine Außenoberfläche (104) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Innenzone (111) an einem ersten Ende (101) des Wasserrohres (100) hin zu einer zweiten Innenzone (121) der Innenoberfläche (105) geformt ist, wobei eine erste Außenzone (113) über eine Endfläche (102) mit der ersten Innenzone (111) verbunden ist und eine Anlagefläche (122) für einen Verbindungsmechanismus (130) durch eine zweite Außenzone (123) der Außenoberfläche (104) vorgesehen ist.
Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtfläche (124) an der zweiten Innenzone (121) des zweiten Rohrwandstücks (120) vorgesehen ist und die Endfläche (102) einen wenigstens um eine Breite (b) der Dichtfläche (124) vergrößerten Radius (R_b) gegenüber einem Innenradius (R_r) der Innenoberfläche (105) aufweist.
Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtfläche (112) durch eine erste Außenzone (113) der Außenoberfläche (104) gebildet ist und die Dichtfläche (112) des Rohrwandstücks (110) gegenüber der zweiten Innenzone (121) eines zweiten Rohrwandstücks (120) liegt.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (h) der zweiten Außenzone (123) mehr als ein 0,5-faches bis 1,5-faches eines Innenradius des Wasserrohrs (100) aufweist.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (h) der zweiten Außenzone (123) zwischen einem 0,7-fachen bis 1-fachen eines Innenradius (R_r) des Wasserrohrs (100) aufweist.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innenzone (111) zumindest teilweise parallel zur zweiten Innenzone (121) verläuft.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innenzone (111) zumindest teilweise an der zweiten Innenzone (121) anliegt.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (R_e) der Endfläche (102) größer ist als ein Innenradius (R_r) der Rohrwand (103).
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das eine Wasserrohr (100) im Durchlauferhitzer mit seinem ersten Ende (101) zum Anschließen an ein Wasserleitungsnetz vorgesehen ist, und ein zweites Ende (108) fluidtechnisch mit dem Wärmeerzeuger (2) des Warmwasserbereiters verbindbar ist.
Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (D_z) des ersten und zweiten Rohrwandstücks (110, 120) jeweils wenigstens um den Faktor 0,97 geringer ist als eine Dicke (D_r) der Rohrwand (103) außerhalb des ersten und zweiten Rohrwandstücks (110, 120).
Verfahren zur Herstellung eines ersten Endes (101) eines metallischen Wasserrohrs (100) für einen Warmwasserbereiter, insbesondere Durchlauferhitzer, enthaltend die Verfahrensschritte, dass das erste Ende (101) in einem ersten Verfahrensschritt um ein erstes Maß auf einen Radius (R_z) aufgeweitet wird, wobei eine zweite Schräge (201) gebildet wird, die eine Aufweitung vom Innendurchmesser (R_e) zum Radius (R_z) überbrückt, in einem zweiten Verfahrensschritt um ein zweites Maß auf einen Radius (R_y) aufgeweitet wird, in einem vierten Verfahrensschritt eine erste Schräge (202) an das Ende (101) geformt wird, so dass sich die erste Schräge (201) und die zweite Schräge (202) gegenüberstehen und in einem Verfahrensschritt werden die erste und die zweite Schräge (201, 202) gegeneinander gepresst, so dass sich ein nach außen geformter doppelter Teller am Ende (101) des Wasserrohrs (100) ergibt.
Verfahren nach Anspruch 11 enthaltend den Verfahrensschritt, dass das Ende (101) des Wasserrohrs (100) in einem dritten Verfahrensschritt um ein drittes Maß auf einen Radius (R_x) aufgeweitet wird.
Verfahren zur Herstellung eines ersten Endes (101) eines metallischen Wasserrohrs (100) für einen Warmwasserbereiter, insbesondere Durchlauferhitzers, enthaltend die Verfahrensschritte, eines nacheinander folgenden wenigstens zweifachen Aufweitens auf einen Radius (R_z) und dann (R_y), wobei eine zweite Schräge (202) ausgebildet wird, eindrücken einer ersten Schräge (202), zusammenpressen der ersten und der zweiten Schräge (201, 202) so, dass aus der ersten Schräge (201) ein Rohrwandstück (110), aus der zweiten Schräge ein zweites Rohrwandstück (120) gebildet wird und die Rohrwandstücke (110, 120) aneinander liegen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten des Rohrdurchmessers (R_z, R_y, R_x) durch eine gleichmäßig flächige Krafteinwirkung auf die Innenfläche (105) erfolgt, in vorteilhafter Weise durch den Einsatz von Werkzeugen mit einem ansteigendem Werkzeugdurchmesser.
Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft zum Bilden der ersten Schräge (201) parallel zur Rohrachse einwirkt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindrücken des aufgeweiteten und abgeschrägten Endes (101) durch eine um zwei bis acht Mal größere Kraft erfolgt als bei den einzelnen vorstehenden Verfahrensschritten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Endes (101) zur Verfestigung des Werkstoffs vorteilhafterweise ohne eine äußere Temperatureinwirkung erfolgt.