DE2210575A1

DE2210575A1 - Gasbeheizter wassererhitzer

Info

Publication number: DE2210575A1
Application number: DE19722210575
Authority: DE
Inventors: Wolfang Bruckhoff; Fritz Mack
Original assignee: Junkers and Co GmbH
Current assignee: Junkers and Co GmbH
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1973-09-13
Also published as: JPS48101636A; GB1417951A; DE2210575B2; NL7302975A; BE796224A; IT981053B; JPS5534358B2; ES412227A1; FR2178561A5

Description

Junkers PLI 1-JFu/Kr 25.Februar 1972

JUNKERS & CO. GMBH.in Wernau/Neckar

Gasbeheizter Wassererhitzer

Die Erfindung bezieht sich auf einen gasbeheizten Wassererhitzer mit einem Brenner und einem von den, heissen Verbrennungsgasen beaufschlagten Wärmeübertrager, der aus Kupfer gefertigt und mit einem Überzug aus einer Aluminiuin-Kupferlegierung versehen ist«

Es ist bekannt, die Verbrennungskammer und den Wärmeübertrager von gasbeheizten Wassererhitzern aus Kupfer zu fertigen und zum Schutz gegen eine Korrosion durch die Abgase zu verbleien. Dieser Korrosionsschutz kann jedoch bei stark SO₂-und SO, - haltigen Abgasen unter Umständen nicht ausreichend sein, so dass sich der freie Abgasquerschnitt insbesondere zwischen den Lamellen des Wärmeübertragers durch die entstehenden Korrosionsprodukte mit der Zeit unzulässig verengt. Gegenüber verbleitem Kupfer haben Kupferlegierungen, beispielsweise aus der CuAl-Reihe, eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegen säurehaltige Abgase gezeigt. Diese Werkstoffe sind jedoch teuer, mechanisch schwer zu bearbeiten und nur mit stark aggressiven fluoridhaltigen Plussmitteln hartzulöten. Ausserdem weisen diese Legierungen im Vergleich zu Kupfer eine stark verminderte Wärmeleitfähigkeit auf. Es wurde deshalb aber auch schon vorgeschlagen, die !Teile aus Kupfer durch Flammspritzen mit einem Überzug aus Aluminium

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zu versehen. Das Flammspritzen ist "aber ein kostspieliges Verfahren und es kommt vor allem an grösseren Flächen leicht zum vollständigen Ablösen der Aluminiumschient. Ausserdem besteht die Gefahr, dass die mechanisch wenig beständige Schicht bei unsachgemässen Revisionsarbeiten leicht verletzt wird und dann als Korrosionsschutz unwirksam ist. Aluminium als Deckschicht auf Stahl dient als Rostschutz und Zunderschutz und kann durch Diffusionsglühen mit dem Grundwerkstoff verbunden werden.

Eisen und Kupfer wurden aber auch schon mit einer Oberflächenlegierung unoxydierbar gemacht, indem das zu behandelnde Metall in sauberem Zustand in Berührung mit geschmolzenem Aluminium in Gegenwart eines dritten Metalls gebracht wird, das sich sowohl mit dem Grundmetall als auch mit dem Aluminium leicht legiert, worauf der überzogene Gegenstand genügend lang auf eine Temperatur von 800⁰C erhitzt wird, um eine Legierung des Aluminiums mit dem Grundmetall herbeizuführen. Das Verfahren erfordert einige umständliche und aufwendige Behandlungsphasen. Einer Vorbehandlung mit einem Flussmittel wie Zinkchlorid folgt ein Vortauchen in eine Schmelze aus einem Zwischenmetall, z.B. in ein Zinnbad, und ein Nachtauchen in eine Schmelze aus einer Legierung des Zwischenmetalls und des Überzugmetalls. Dabei besteht die Gefahr, dass sich bei der erforderlichen Erhitzung auf 80O⁰C dünnwandige Gegenstände verziehen, durchlegieren oder überhaupt auflösen. Beim Durchlegieren geht die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupfers teilweise verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, die von heissen Verbrennungsgasen beaufschlagten Teile eines gasbeheizten Wassererhitzers, insbesondere dessen Wärmeübertrager, der aus Kupfer gefertigt ist, auch gegen stark SOg- und SO^-haltige Abgase korrosionsbeständig zu machen und die angeführten Mängel zu beheben.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Überzug durch Aufspritzen einer bindemitteihaltigen Aluminium-Suspension oder Eintauchen des Wärmeübertragers in dieselbe und durch anschliessende Wärmebehandlung in Kupfer reduzierender Ofen-Atmosphäre bei einer Temperatur von mindestens 65O⁰C, vorzugsweise jedoch bei 700 - 850⁰C auf den Wärmeübertrager während einer Zeitdauer aufgebracht ist, bei welcher mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Aluminium-Suspensionsteilchen eine körnige oder kugelige Form haben, da bei den kugelförmigen Teilchen die Menge des nicht reduzierbaren Aluminium-Oxydes an der Oberfläche im Verhältnis zur Masse am kleinsten ist.

Die Dauer des ErhitzungsVorganges, bei welchem das aufgebrachte Aluminium in den Grundwerkstoff, eindiffundiert, kann zweckmässigerweise 1 bis 5 Minuten betragen. Ein besonders guter Korrosionsschutz ist erreicht, wenn erfindungsgemäss der aufgebrachte Überzug aus einer CuAl-Legierung in Schutzgas während 4 Minuten auf ca.700⁰C solange erhitzt worden ist, bis mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, dass auch die aus Kupfer gefertigte Verbrennungskammer in gleicher Weise wie der Wärmeübertrager, welcher aus einem von einer Rohrschlange durchsetzten Lamellenblock gebildet ist, mit einem Überzug aus einer CuAl-Legierung versehen ist.

Der Wärmeübertrager und auch andere, den Verbrennungsgasen ausgesetzte und zur Wärmeübertragung dienende Teile, wie Rohre und die Verbrennungskammer., die aus Kupfer gefertigt sind, erhalten einen auch gegen stark SOg- und SO,-haltige Abgase

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beständigen Korrosionsschutz. Die mechanisch fertig bearbeiteten Teile sind mit einer relativ dünnen korrosionsfesten Aluminium-Kupfer Diffusionsschicht versehen, die besonders gut am Grundwerkstoff haftet,der noch die gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ausserdem ist durch die aufgebrachte Oberflächenschicht eine Versteifung des Grundwerkstoffes erreicht, was insbesondere bei Wärmeübertragern.mit Lamellen vorteilhaft ist, bei denen die Gefahr des Verbiegens besonders gross ist.

In der Zeichnung ist ein gasbeheizter Wassererhitzer nur zum Teil dargestellt, welcher im wesentlichen aus einem Brenner 10, einer Verbrennungskammer 11 und einem an deren oberem Ende angeordneten, allgemein mit 12 bezeichneten Wärmeübertrager besteht. Die Verbrennungskammer 11 und der Wärmeübertrager 12, welche in einem vertikalen Schnitt dargestellt sind, bilden eine Baueinheit und sind aus Kupfer gefertigt. Der Wärmeübertrager 12 hat eine mäanderartige Rohrschlange, deren parallele Rohrteile 13 einen Lamellenblock 14 durchsetzen. Der Wärmeübertrager 12 ist mit einer Zuleitung 15 für Kaltwasser und mit einer Ableitung 16 für Warmwasser verbunden.

Auf die Oberfläche der aus einem Wärmeübertrager, einer Verbrennungskammer sowie Zu- und Ableitungsrohren gebildeten Baueinheit ist ein Überzug aus einer CuAl-Legierung durch Aufspritzen einer bindemittelhaltigen Aluminium-Suspension oder durch Eintauchen in dieselbe und anschliessender Wärmebehandlung aufgebracht. Die Wärmebehandlung erfolgt dabei in Kupfer reduzierender Ofen-Atmosphäre bei einer Temperatur von mindestens 65O⁰C, vorzugsweise jedoch bei 700-85O⁰C,während einer Dauer von 1 bis 5 Minuten, bei welcher mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Aluminium-Suspensionsteilchen eine körnige oder kugelige Form haben,da bei den kugelförmigen Teilchen die Menge nicht redu zierbaren Aluminium-Oxydes an der Oberfläche der Körner im * Verhältnis zur Masse am kleinsten ist. Ein besonders guter

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Korrosionsschutz ist dann erreicht,' wenn beim Aufbringen des Überzuges aus einer CuAl-Legierung ein Diffusionsglühen in Schutzgas bei 70O⁰C während einer Dauer von 4 Minuten erfolgt.

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Claims

Junkers 616 Ansprüche :"

1.] Gasbeheizter Wassererhitzer mit einem Brenner und einem von den heissen Verbrennungagasen beaufschlagten Wärmeübertrager, der aus Kupfer gefertigt und mit einem Überzug aus einer Aluminium-Kupferlegierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug durch Aufspritzen einer bindemittelhaltigen Aluminium-Suspension oder Eintauchen des Wärmeübertragers in dieselbe und durch anschliessende Wärmebehandlung in reduzierender Ofen-Atmosphäre bei einer Temperatur von mindestens 65O⁰C, vorzugsweise jedoch bei 700-85O⁰C auf den Wärmeübertrager während einer Zeitdauer aufgebracht ist, bei welcher mindestens annähernd das gesamte Aluminium in eine CuAl-Legierung umgewandelt ist.

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Suspensionsteilchen vorzugsweise eine körnige oder kugelige Form aufweisen.

3. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Dauer der Wärmebehandlung 1 bis 5 Minuten beträgt.

4. Wassererhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass beim Aufbringen des Überzuges aus einer CuAl-Legierung ein Diffusionsglühen in Schutzgas bei 700⁰C während einer Dauer von etwa 4 Minuten erfolgt.

5. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dessen Wärmeübertrager(i2)aus einem von einer Rohrschlange(13) durchsetzten Lamellenblock(14) gebildet ist,welcher auf einer Verbrennungskammer ( 1 1 ) aus Kupfer angeordnet ist,d a d u r c h gekennzeichne t,dass die Verbrennungskammer(11) in gleicher Weise wie der Wärmeübertrager(I2)mit einem überzug aus einer CuAl-Legierung versehen ist.

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