DE102022118919A1 - gas heater - Google Patents
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Abstract
Gaserhitzer mit einem von dem zu erhitzenden Gas durchströmten Wärmetauscher (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (12) ein längliches Gehäuse (14) aufweist, das eine in Längsrichtung des Gehäuses orientierte Heizpatrone (10) aufnimmt, dass mehrere Paare von Gaszufuhrleitungen (28) und Gasaustrittsleitungen (32) in Querrichtung des Gehäuses (14) in das Gehäuse eintreten und aus diesem austreten, und dass die Gaszufuhrleitungen und Gasaustrittsleitungen jedes Paare innerhalb des Gehäuses durch eine Ringleitung (22) verbunden sind, die die Heizpatrone (10) eng umschließt und einen Einbau (24)zur Erhöhung der Wärmeaustauschfläche enthält.Gas heater with a heat exchanger (12) through which the gas to be heated flows, characterized in that the heat exchanger (12) has an elongate housing (14) which accommodates a heating cartridge (10) oriented in the longitudinal direction of the housing, that several pairs of gas supply lines ( 28) and gas outlet ducts (32) entering and exiting the housing transversely of the housing (14), and that the gas supply ducts and gas outlet ducts of each pair are connected within the housing by a ring duct (22) which closely encircles the cartridge heater (10). encloses and includes a baffle (24) to increase the heat exchange surface.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gaserhitzer mit einem von dem zu erhitzenden Gas durchströmten Wärmetauscher sowie ein Heißgas-Schweißgerät mit einem solchen Gaserhitzer.The invention relates to a gas heater with a heat exchanger through which the gas to be heated flows, and a hot-gas welding device with such a gas heater.
Heißgas-Schweißgeräte werden häufig zum Schweißen von Kunststoffteilen eingesetzt, insbesondere zum Verbinden zweier Kunststoffteile. Beispielsweise sind dabei die miteinander zu verbindenden Kunststoffteile so in jeweiligen Werkstückaufnahmen gehalten, dass die miteinander zu verschweißenden Oberflächen einander zugewandt sind. Das Schweißgerät weist dann für jedes Werkstück einen Düsenkopf auf und wird so in den Zwischenraum zwischen den beiden Werkstücken gefahren, dass die Düsen jedes Düsenkopfes auf eine Schweißlinie auf der Oberfläche des betreffenden Werkstücks gerichtet sind. Die Werkstücke werden dann so weit an das Schweißgerät herangefahren, dass die Mündungen der Düsen nur noch einen geringen Abstand zur Werkstückoberfläche aufweisen. Durch Abgabe des Heißgases aus den Düsen wird dann das Kunststoffmaterial entlang der Schweißlinien erhitzt und plastifiziert. Anschließend wird das Schweißgerät aus dem Zwischenraum zwischen den Werkstücken herausgefahren, und die Werkstückaufnahmen werden aufeinander zu bewegt, so dass die beiden Werkstücke mit ihren Schweißlinien fest gegeneinander gedrückt werden, bis das Kunststoffmaterial abkühlt und erstarrt, so dass die Werkstücke längs der Schweißlinie miteinander verschweißt sind.Hot gas welders are widely used to weld plastic parts, especially to join two plastic parts. For example, the plastic parts to be connected to one another are held in respective workpiece holders in such a way that the surfaces to be welded together face one another. The welding device then has a nozzle head for each workpiece and is moved into the space between the two workpieces in such a way that the nozzles of each nozzle head are directed at a weld line on the surface of the workpiece in question. The workpieces are then moved so far up to the welding device that the openings of the nozzles are only a short distance from the workpiece surface. By releasing the hot gas from the nozzles, the plastic material is then heated and plasticized along the weld lines. The welding device is then moved out of the space between the workpieces and the workpiece holders are moved towards one another so that the two workpieces are pressed firmly against one another with their welding lines until the plastic material cools and solidifies so that the workpieces are welded to one another along the welding line .
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gaserhitzer zu schaffen, der einen kompakten Aufbau aufweist und eine effiziente Erhitzung des Gases ermöglicht.The object of the invention is to create a gas heater which has a compact structure and enables the gas to be heated efficiently.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher ein längliches Gehäuse aufweist, das eine in Längsrichtung des Gehäuses orientierte Heizpatrone aufnimmt, dass mehrere Paare von Gaszufuhrleitungen und Gasaustrittsleitungen in Querrichtung des Gehäuses in das Gehäuse eintreten und aus diesem austreten, und dass die Gaszufuhrleitungen und Gasaustrittsleitungen jedes Paares innerhalb des Gehäuses durch eine Ringleitung verbunden sind, die die Heizpatrone eng umschließt und einen Einbau zur Erhöhung der Wärmeaustauschfläche enthält.This object is achieved according to the invention in that the heat exchanger has an elongated housing which accommodates a heating cartridge oriented in the longitudinal direction of the housing, that several pairs of gas supply lines and gas outlet lines enter and exit the housing in the transverse direction of the housing, and that the gas supply lines and Gas outlet ducts of each pair are connected within the housing by a ring duct which closely encloses the cartridge heater and contains a fitting to increase the heat exchange surface.
Der in dieser Weise aufgebaute Wärmetauscher ermöglicht es, mehrere Schweißdüsen des Schweißgerätes parallel mit Heißgas zu speisen. Da das Gas, das einer einzelnen Schweißdüse zugeführt wird, eine Ringleitung durchströmt, die die Heizpatrone eng umschließt, wird ein effizienter Wärmeübergang erreicht, der durch den in der Ringleitung vorhandenen Einbaut noch verbessert wird. Da die mehreren Ringleitungen und die Heizpatrone in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, werden Wärmeverluste minimiert.The heat exchanger constructed in this way makes it possible to feed several welding nozzles of the welding machine with hot gas in parallel. Since the gas, which is supplied to a single welding nozzle, flows through a ring line that closely encloses the heating cartridge, efficient heat transfer is achieved, which is further improved by the installation in the ring line. Since the multiple ring lines and the heating cartridge are housed in a common housing, heat losses are minimized.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das Gehäuse kann mehrere parallel zueinander angeordnete Heizpatronen aufweisen, die jeweils von mehreren an die Gaszufuhrleitungen und Gasaustrittsleitungen angeschlossenen Ringleitungen umgeben sind. Auf diese Weise lässt sich die Zahl der Schweißdüsen erhöhen, die mit dem Gaserhitzer gespeist werden können. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Ringkanäle, die jeweils eine andere Heizpatrone umgeben, in Reihe zu schalten, so dass das Gas auf eine höhere Temperatur erhitzt werden kann oder bei gegebener Endtemperatur ein größerer Gasdurchsatz ermöglicht wird.The housing can have a plurality of heating cartridges arranged parallel to one another, which are each surrounded by a plurality of ring lines connected to the gas supply lines and gas outlet lines. In this way, the number of welding nozzles that can be fed with the gas heater can be increased. However, it is also possible to connect several annular channels, each of which surrounds a different heating cartridge, in series, so that the gas can be heated to a higher temperature or a greater gas throughput is made possible at a given end temperature.
Bei den Einbauten in den Ringleitungen kann es sich um Körper mit einer offenzelligen Schaumstruktur aus wärmeleitendem Material handeln. Diese Schaumstrukturen können beispielsweise im 3D-Metalldruckverfahren hergestellt werden.The internals in the loops can be bodies with an open-cell foam structure made of thermally conductive material. These foam structures can be produced, for example, using the 3D metal printing process.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei den Einbauten um radial und parallel zueinander in jeder Ringleitung angeordnete Rippen, die die Heizpatrone umgeben. Für den Aufbau der in dieser Weise mit Einbauten versehenen Ringleitungen können bekannte Rippenrohre aus Metall eingesetzt werden, die außenseitig mit den radialen Rippen bestückt sind und innenseitig die Heizpatrone aufnehmen.In another embodiment, the internals are ribs which are arranged radially and parallel to one another in each ring line and surround the heating cartridge. Known ribbed tubes made of metal can be used for the construction of the ring lines provided with internals in this way, which are equipped with the radial ribs on the outside and accommodate the heating cartridge on the inside.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt eines Gaserhitzers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 den Gaserhitzer nach1 in der Draufsicht; und -
3 einen axialen Schnitt durch ein Rippenrohr für einen Gaserhitzer gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a cross section of a gas heater according to a first embodiment of the invention; -
2 thegas heater 1 in top view; and -
3 an axial section through a finned tube for a gas heater according to another embodiment of the invention.
Der in
Über jede Gaszufuhrleitung 28 wird ein inertes Schweißgas, beispielsweise Stickstoff, zugeführt, das über den Gasanschluss 26 in die zugehörige Ringleitung 22 eintritt, die Heizpatrone 10 umströmt, dann über die Verbindungsleitung 34 in die benachbarte Ringleitung einströmt und, nachdem sie auch die dortige Heizpatrone 10 umströmt hat, über den Gasanschluss 30 und die Gasaustrittsleitung 32 austritt. Die Einbauten 24 in den Ringkanälen bilden eine große Wärmeaustauschfläche und stehen in gutem thermischen Kontakt mit dem betreffenden Längsabschnitt der Heizpatrone 10, so dass das Gas beim Durchströmen der Ringleitungen effizient erhitzt werden kann. Die offenzellige Schaumstruktur X ist dabei so gestaltet, dass sie der Gasströmung nur einen mäßigen Widerstand entgegensetzt. Beispielsweise kann die Schaumstruktur X im 3D-Metalldruckverfahren hergestellt werden, so dass sich die Porengröße und damit die Gasdurchlässigkeit präzise einstellen lässt.An inert welding gas, for example nitrogen, is supplied via each
In
Als Alternative zu den Einbauten 24 mit der offenzelligen Schaumstruktur zeigt
Während in dem in
In
In einer anderen Ausführungsform kann zwischen den äußeren Umfangsrändern der Rippen 38 und der äußeren Begrenzung der Ringleitung ein radialer Zwischenraum bestehen, der die Verteilung des Gases ermöglicht. Die Zentrierung des Einbaus 24` erfolgt in dem Fall durch die in
Bei dem in
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