DE2727796A1

DE2727796A1 - HEAT EXCHANGER FOR GAS BOILERS IN PARTICULAR

Info

Publication number: DE2727796A1
Application number: DE19772727796
Authority: DE
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1979-01-04
Also published as: BE868320A; LU79851A1; IT7822157V0; FR2395687A7

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für insbesondere Gasheizkessel zur Beaufschlagung mit gasförmigen Medien hoher Temperatur und/oder mit korrodierendem Verhalten gegenüber dem Wärmetauschermaterial, bestehend aus einem Blechlamellenpaket, das von mindestens einem das zu erwärmende Medium führenden Rohr im Bereich von aufgedotterten öffnungen durchgriffen ist und Rohr- und Blechlamellen im Durchgriffebereich wärmeleitend miteinander verbunden sind.The invention relates to a heat exchanger for, in particular, gas boilers for exposure to high gaseous media Temperature and / or with corrosive behavior towards the heat exchanger material, consisting of a laminated core, which is penetrated by at least one pipe carrying the medium to be heated in the area of open openings and tube and sheet metal lamellas are connected to one another in a thermally conductive manner in the reach-through area.

Wärmetauscher der genannten Art sind allgemein bekannt und werden in der Regel als sogenannte Registerheizflächen im oberen Bereich von Brennkammerschächten, insbesondere vonHeat exchangers of the type mentioned are generally known and are usually used as so-called register heating surfaces in the upper area of combustion chamber shafts, in particular of

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atmosphärischen Gasheizkesseln bzw. Gasthermen angeordnet, wobei die Blechlamellen zur Wärmeaufnahme und Wärmeweiterleitung an das mindestens eine Rohr dienen. Derartige Wärmetauscher kommen aber auch fUr LUftungs- und Klimageräte zur Verwendung. FUr das Rohr bzw. die Rohre wird dabei relativ weiches Material benutzt, beispielsweise Kupferrohr, auf das man Blechlamellen, in die ein Hals eingezogen ist, aufzieht. Die Blechlamellen bestehen dabei aus Kupfer, Messing oder Aluminium. Wenn die Lamellen aufgeschoben sind, was sich leicht durchführen läßt, da der Hals in den Lamellen gegenüber dem Rohraußendurchmesser weit genug ist, wird das Rohr entweder unter Druck gesetzt, indem man es hinten und vorne verschließt und aufbläht oder man nimmt eine Xuge? oder einen Dorn mit gehärteter Oberfläche und schiebt mit Unterstützung eines Gleitmittels diese Kugel oder den Dorn durch das Rohr, wodurch das Rohr aufgeweitet wird und sich an den Hals der Lamellen andrückt.Atmospheric gas boilers or gas boilers arranged, the sheet metal lamellas for heat absorption and heat transfer serve on the at least one pipe. Such heat exchangers are also used for ventilation and air conditioning units for use. Relatively soft material is used for the pipe or pipes, for example copper pipe, on which one pulls sheet metal lamellas into which a neck is drawn. The sheet metal lamellas are made of copper, Brass or aluminum. When the slats are pushed open, which is easy to do because the neck is in the slats is far enough compared to the pipe outer diameter, the pipe is either pressurized by pushing it closes and puffs up at the back and front or you take a Xuge? or a mandrel with a hardened surface and with the help of a lubricant, pushes this ball or the mandrel through the pipe, thereby expanding the pipe and presses against the neck of the slats.

Es 1st verständlich, daß sich das Aufwelten des Rohres nur bis zu einem gewissen Maße auf diese Weise durchführen läßt und der angepreßte Hals der Lamellen nur eine beschränkte Anpressung an das Trägerrohr erhalten und man auf diese Weise nur einen begrenzten Wärmeübergang in diesem Bereich erreichen kann.It is understandable that the flattening of the pipe can only be carried out to a certain extent in this way and the pressed neck of the lamellas only limited it Pressing against the carrier tube and you get only a limited heat transfer in this way can reach this area.

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Strömen Gase von hoher Temperatur durch einen solchen V&raetauscher, sind die Lamellen kaum in der Lage, über den BaIs an das Rohr genügend Wärme abzuführen, so daß die Lamellen sich übermäßig erhitzen und oxidieren, insbesondere zwischen dem Trägerrohr und dem angepreßten Hals, wodurch de* Wärmeübergang noch mehr zurückgeht und das Gerät schließlich defekt wird.If gases of high temperature flow through such a heat exchanger, the fins are hardly able to move over the BaIs to dissipate enough heat so that the lamellas heat up excessively and oxidize, especially between the support tube and the pressed neck, whereby the heat transfer decreases even more and the device eventually becomes defective.

Aus dieses Grunde hat man auch schon die Lamellen Im Halsbereich mit dem Rohr durch Hartlöten verbunden, um den Wärmeübergang zu verbessern, was aber einen zusätzlichen Arbeltsaufwand und die Verwendung eines gut hartverlötbaren Materials, also beispielsweise Kupfer verlangt. Die Lebensdauer auch solcher Wärmetauscher ist bekanntlich aber auch begrenzt, da Kondensatanfall und Korrosionsangriff unvermeidbar sind.For this reason you already have the lamellae in the neck area connected to the pipe by brazing in order to improve the heat transfer, but which is an additional Work effort and the use of a well-hard-solderable Materials, for example copper, is required. However, the service life of such heat exchangers is also known limited, as condensation and corrosion attack are unavoidable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß man für das Rohr und die Lamellen ein korrosionsbeständigeres Material -verwendet und diese Teile derart miteinander verbindet, daß sich ein nachträgliches Anpassen des Rohres durch Aufblähen oder Aufweiten an die Halsstücke der Blecherübrigt und ein nachträgliches Hartverlöten ent-The invention is based on the object of a heat exchanger to improve the aforementioned type to the effect that you have a more corrosion-resistant for the tube and the fins Material -used and connects these parts with each other in such a way that a subsequent adjustment of the pipe by puffing or widening the neck pieces of the sheet metal and subsequent hard soldering

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behrlich wird und entbehrlich ist, allein schon aus dem Grunde, well hierfür das infragekommende Material, das nämlich einerseits hohe Festigkeit und eine gewisse Elastizität haben muß, sich andererseits aber in Form und Durchmesser wenig verändert, auch wenn es unter große Spannung versetzt werden miß, weniger gut für eine Verlötung geeignet ist.becomes necessary and is dispensable, if only for the reason that the material in question for this purpose, which namely on the one hand must have high strength and a certain elasticity, but on the other hand it must have a different shape and diameter little changed, even if it can be put under great tension, less suitable for soldering is.

Diese Aufgabe ist alt einem Wärmetauscher der genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Blechlamellen und das Rohr aus dem gleichen Material, nämlich Edelstahl hoher Festigkeit und hohem Spannungsaufnahmevermögen gebildet sind, daß der Innendurchmesser des Bördelrandes kleiner gehalten 1st als der Außendurchmesser des Rohres und daß die Blechlamellen mit ihren Bördelrändern unter Preßformanpassung der Bördelränder auf das Rohr aufgepreßt sind.This object is achieved by a heat exchanger of the type mentioned according to the invention in that the sheet metal lamellas and the tube is formed from the same material, namely, high-strength, high-voltage stainless steel are that the inside diameter of the flange is kept smaller than the outside diameter of the pipe and that the sheet metal lamellas are pressed onto the tube with their flanged edges while adapting the flanged edges to a compression mold are.

Vorzugsweise wird dabei der Wärmetauscher derart ausgebildet, daß die Bördelrandkanten der einen Blechlamelle gegen die RUckfläche der jeweiligen Folgelamelle anliegend angeordnet 1st.Preferably, the heat exchanger is designed such that the flanged edges of a sheet metal lamella against the The rear surface of the respective following lamella is arranged adjacent to it.

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Bei dieser Lösung werden also die gestellten Fordervingen dadurch erfüllt, daß die Lamellen mit Zwischenlagen unter Kraftaufwand auf das Rohr gepreßt werden. Der Hals der Lamellen weitet sich dabei etwas auf. Wenn dann die Lamellen an die vorgesehene Stelle geschoben sind, ergibt sich ein starkes Anpressen und Umfassen des Rohres und infolgedessen ein guter und dauerhafter Wärmeübergang. Durch das starke Anpressen ist der Wärmetauscher thermisch so belastbar, daß die Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 6 bis 700°C ohne Bedenken in den Wärmetauscher geleitet werden können. Durch den guten Wärmeübergang zu dem Rohr und durch entsprechende Dimensionierung der Blechlamellen sowohl in der Größe, in der Fläche, als auch in der Wandstärke, findet auf einer relativ kurzen Fläche ein erheblicher Abbau des Wärmeinhalts der durchströmenden Heizgase statt.In this solution, the Fordervingen provided are met in that the lamellae with intermediate layers Force to be pressed onto the pipe. The neck of the lamellas widens slightly. If so then the slats are pushed to the intended place, there is a strong pressing and embracing of the pipe and as a result a good and permanent heat transfer. Due to the strong pressure, the heat exchanger is so thermally resilient that the combustion gases with a temperature of 6 to 700 ° C can be fed into the heat exchanger without hesitation. Due to the good heat transfer to the tube and the appropriate dimensioning of the sheet metal lamellas both in the Size, both in terms of surface area and wall thickness, results in a considerable reduction in heat content over a relatively short area the flowing heating gases instead.

Für gasbeheizte Heizkessel, Lufterhitzer oder dergleichen Geräte ist diese neuartige Ausbildung aus Edelstahl besonders vorteilhaft und fortschrittlich, weil, wenn das zu beheizende Medium und damit auch der Wärmetauscher eine niedrige Temperatur hat, die Verbrennungsgase zu Wasser kondensieren und an gewöhnlichem Kohlenstoffstahl Korrosion hervorrufen würden. Wie die Erfahrung zeigt, wird bei solchen Betriebszuständen, auch bei kupfernen Wärmetauschern, eineThis new design made of stainless steel is special for gas-fired boilers, air heaters or similar devices advantageous and progressive, because if the medium to be heated and thus also the heat exchanger is a low temperature, the combustion gases condense into water and corrosion on ordinary carbon steel would evoke. As experience shows, in such operating conditions, even with copper heat exchangers, a

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Zerstörung der Oberfläche und der Blechlamellen herbeigeführt. Destruction of the surface and the sheet metal lamellas brought about.

Für o.g. Verwendungszweck wird häufig, wie erwähnt, der Wärmetauscher aus Kupfer gefertigt, weil man die Lamellen für einen besseren Wärmeübergang durch Hartlöten mit dem Trägerrohr innig und sehr gut verbinden kann. Das Hartlöten der Lamellen mit dem Trägerrohr läßt sich maschinell durchführen. Da sich Edelstahl aber nur sehr schwierig, zumindest bei weitem nicht so einfach und angenehm hartlöten läßt wie Kupfer, andererseits aber als Wärmetauscher oder als Material für gasbeheizte Kessel Edelstahl viel zweckmäßiger ist als Kupfer, stellt es einen erheblichen Vorteil dar, einen Wärmetauscher herstellen zu können, der, ohne daß die Blecnlamellen mit dem Trägerrohr verlötet oder verschweißt sind, trotzdem einen ausreichend guten und dauerhaften Wärmedurchgang bei langer Lebensdauer gewährleistet.As mentioned, the Heat exchanger made of copper because you can braze the fins for better heat transfer with the Can connect the carrier tube intimately and very well. The brazing of the lamellae with the support tube can be done by machine carry out. Since stainless steel is very difficult to braze, at least not nearly as easily and comfortably like copper, but on the other hand much more useful as a heat exchanger or as a material for gas-fired boilers, stainless steel is than copper, it is a significant advantage to be able to manufacture a heat exchanger that, without that the sheet metal lamellas are soldered or welded to the support tube are, nevertheless, a sufficiently good and permanent heat transfer with a long service life is guaranteed.

Der neu e Wärmetauscher wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The new e heat exchanger is described below using the graphic representation of an exemplary embodiment explained in more detail.

Es zeigen schematischIt show schematically

Fig. 1 teilweise in Schnitt und in Draufsicht den neuenFig. 1, partly in section and in plan view, the new

Heat exchanger;

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Fig. 2 in a front view of a sheet metal lamella and

Fig. 3 im Schnitt den Bördelrandbereich vor und nach dem Einpressen des Rohres in vergrößertem Maßstab. 3 shows the beaded edge area before and after in section pressing in the pipe on an enlarged scale.

In den Fig. sind bezeichnet mit 1 die Blechlamellen und mit 2 die Rohre, welche Teile aus dem gleichen Material, nämlich korrosionsfestem Edelstahl hoher Festigkeit gebildet sind. Die Blechlamellen 1 (in Fig. 2 etwa im Maßstab 1 : 1 dargestellt) werden mit ihren öffnungen 8 und den Bördelrändern 4 in einem Arbeitsgang ausgestanzt und entsprechend geprägt und danach als ganzes Paket auf die beispielsweise vier Rohre 2 in Richtung des Pfeiles 9 mit einem Schlag aufgepreßt, bzw. die Rohre 2 in entgegengesetzter Richtung eingestoßen, was mit großer Kraft erfolgen muß, da die Innendurchmesser 3 der Bördelränder 4 etwas kleiner gehalten sind als die Außendurchmesser 5 der Rohre 2. Durch den Stanz- und Prägevorgang der Blechlamellen 1 sind die Bördelränder 4 aufpreßseitig etwas abgerundet, laufen aber schon praktisch zylindrisch aus. Wie aus Fig. 3 erkennbar, weidet sich beim Durchstoßen des Rohres 2 der Bördelrandbereich etwas auf, wodurch die Abrundung 10 noch etwas reduziert und damit die zylindrische, für den Wärmeübergang wesentliche Fläche 11 noch vergrößert wird. Die Bördelrandkanten 6, sind Jeweils gegen die Rückfläche 7 der Folge- bzw.In the figures, 1 denotes the sheet metal lamellas and 2 the tubes, which are parts made of the same material, namely, corrosion-resistant high-strength stainless steel are formed. The sheet metal lamellas 1 (in Fig. 2 approximately on a scale 1: 1 shown) are punched out with their openings 8 and the flanged edges 4 in one operation and accordingly embossed and then as a whole package on the, for example, four tubes 2 in the direction of arrow 9 with a Impact pressed on, or the tubes 2 pushed in in the opposite direction, which must be done with great force, since the inner diameter 3 of the flanged edges 4 are kept slightly smaller than the outer diameter 5 of the tubes 2. Through the punching and embossing process of the sheet metal lamellas 1, the flanged edges 4 are somewhat rounded on the press-on side, but run already practically cylindrical. As can be seen from FIG. 3, when the tube 2 is pierced, the beaded edge area grazes something, whereby the rounding 10 is still somewhat reduced and thus the cylindrical, for the heat transfer essential area 11 is still enlarged. The flanged edges 6 are each against the rear surface 7 of the following or

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vorhergehenden Blechlamellen 1 angepreßt angeordnet.preceding sheet metal lamellas 1 arranged pressed on.

Es liegt auf der Hand, daß sich ein solcher Preßvorgang nur mit Materialien durchfuhren läßt - und dies gilt sowohl für die Rohre 2 als auch für die Blechlamellen 1 - die eine solche "Gewaltanwendung" zulassen.It is obvious that such a pressing process can only be carried out with materials - and this applies to both for the tubes 2 as well as for the sheet metal lamellas 1 - which allow such "use of force".

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Claims

Patent claims:

1. ^ Heat exchangers for gas boilers in particular Exposure to media of high temperature and / or corrosive behavior towards the heat exchanger material, consisting of a laminated sheet package, that of at least one pipe carrying the medium to be heated in the area of flared openings penetrated and pipe and sheet metal lamellas connected to one another in a thermally conductive manner in the penetration area are,

characterized in that the sheet metal lamellae (1) and the tube (2) from the same material, namely high-strength, high-voltage stainless steel are that the inner diameter (3) of the flange (4) is kept smaller than the outer diameter (5) of the tube (2) and that the sheet metal lamellas (1) with their flanged edges (4) under die adaptation the flanged edges are pulled onto the tube (2).

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ORIGINAL INSPECTED

2. Heat exchanger according to claim 1,

characterized,

that the flanged edges (6) of a sheet metal lamella (1) against the respective rear surface (7) of the following lamella are pressed.

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