DE2948046A1

DE2948046A1 - Waermeaustauscher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2948046A1
Application number: DE19792948046
Authority: DE
Inventors: Erich 4432 Gronau Mantke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1981-07-23

Description

294804$

Anmelder: Erich Mantke

Brechterweg 4432 Gronau

"Wärmeaustauscher und Verfahren zu seiner Herstellung"

130030/0099

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher aus Kupfer für Rauchgasleitungen zur Erhitzung von Brauchwasser auf Temperaturen deutlich unter dem Siedepunkt, bestehend aus einem Mantel mit einem unteren und oberen Boden, sich von dem unteren zu dem oberen Boden erstreckende und diese durchdringende Rohre zur Durchleitung des Rauchgases und einer Zu- und einer Ableitung zur Durchleitung von Wasser durch den von dem Mantel und den Böden begrenzten und die Rohre umgebenden Raum, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wärmeaustauschers.

Zur Nutzung des Wärmeinhalts von Rauchgasen aus Verbrennungsanlagen sind Wärmeaustauscher bekannt, bei denen sich zwischen zwei planen Böden innerhalb eines Mantels Rohre zur Durchleitung des Rauchgases erstrecken. Durch Durchleitung von Wasser durch den die Rohre umgebenden Raum wird das die Rohre durchströmende Rauchgas abgekühlt, und es wird so das durchfließende Wasser aufgeheizt. Diese bekannten Wärmeaustauscher weisen den Nachteil auf, daß durch sie die Rauchgasströmung stark behindert wird. Hierdurch erzeugt das aufsteigende Rauchgas nicht mehr genügend Zug, um der Feuerungsanlage ausreichend Frischluft zuzuführen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es daher erforderlich,

130030/0099

einen Saugventilator einzubauen. Dies ist aufwendig, und die Anlage wird dadurch störungsanfällig, daß der Saugventilator dem aggressiven Rauchgas ausgesetzt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der eine erleichterte Durchströmung des Rauchgases auch ohne Verwendung eines Saugventilators ermöglicht.

Zur Verbindung der Rohre mit den Böden des Wärmeaustauschers werden bisher die Böden mit Flanschen versehen, die Rohre werden hineingeschoben und mit den vorstehenden Flanschenden verschweißt. Die Anbringung der Flansche ist sehr aufwendig und damit wenig wirtschaftlich .

Es ist daher weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine besonders einfache und wirtschaftliche Herstellung eines Wärmeaustauschers ermöglicht. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufga¹ e der Erfindung bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Böden gleichmäßig gewölbt sind und die Wölbungen in Durchflußrichtung des Rauchgases weisen. Es hat sich

130030/0099

— ο —

für den Fachmann überraschend gezeigt, daß durch die gewölbten Böden ein so geringer Strömungswiderstand auftritt, daß auf einen Saugventilator verzichtet werden kann.

Vorteilhaft ist der Mantel des Wärmeaustauschers zylindrisch, und die Böden sind kugelförmig gewölbt.

Zur Erzielung einer besseren Raumausnutzung können auch der Mantel im Querschnitt rechteckig und die Böden zylindrisch gewölbt sin.

Zum erleichterten Einbau des Wärmeaustauschers in eine Rauchgasleitung überragt vorteilhaft der Mantel die Böden und verjüngt sich nach außen.

Die Verbindung zwischen den Rohren und den Böden wird vorteilhaft dadurch verbessert, daß die Enden der Rohre und die umgebenden Ränder der Böden nach außen gebördelt sind.

Vorteilhaft weist der Wärmeaustauscher eine Hartlotschicht auf der gesamten Außenseite der Böden auf.

Wärmeverluste werden vorteilhaft durch eine den Mantel

130030/0099

umgebende Isolation verringert.

Verfahrensmäßig wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß

- zwei ebene Böden mit kreisförmigen Umfang mit einer Anzahl von kreisförmigen Öffnungen versehen werden, die bei beiden Böden an den gleichen Stellen angeordnet sind,

- die Böden geglüht werden,

- die Böden durch spanlose Formung gleichmäßig gewölbt werden,

- Kupferrohre, deren Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der Öffnungen in den Böden vor dem Wölben in Anpassung an die gewölbten Böden schräg abgeschnitten werden,

- die Rohrenden geglüht werden,

- die Rohrenden durch die öffnungen der Böden gedrückt werden, wobei die Wölbungen der Böden in die gleiche Richtung weisen,

- der Rand jedes Rohrendes mit dem umgebenden Rand der entsprechenden Öffnung hart verlötet wird,

- die Böden mit einem mit einer Zu- und Ableitung für das zu erhitzende Wasser versehenen Mantel umgeben werden und am Rand mit diesem verlötet werden, wobei der Mantel an beiden Enden des Wärmeaustauschers über die Böden hinausragt und sich nach außen verjüngt.

130030/0099

Die Öffnungen in den Böden werden vorteilhaft gestanzt.

Vorteilhaft werden die Enden der Rohre und die umgebenden Ränder der Öffnung vor dem Verlöten nach außen gebördelt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, beim Verlöten der Rohrenden mit den Rändern der Öffnungen Lot auf die gesamte obere und untere Außenfläche der Böden aufzutragen.

Die Materialstärke der Böden und der Rohre wird vorteilhaft so gewählt, daß die Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Rohre und dem Durchmesser der Öffnungen in den ungewölbten Böden der Dicke der Böden entspricht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher,

Figur 2 einen Horizontalschnitt durch den Wärmeaustauscher

130030/0099

gemäß Figur 1 entlang der Linie II ... II und

Figur 3 a) bis 3 d) schematisch die Herstellung des Wärmeaustauschers gemäß Figur 1 und 2 während verschiedener Herstellungsstadien.

Der Wärmeaustauscher besteht aus einem unteren Boden 1, einem oberen Boden 2, einem Mantel 3 und sich zwischen den Böden 1 und 2 erstreckenden und diese durchdringenden Rohren 4. Die Böden 1 und 2 sind kugelförmig gewölbt und die Wölbungen weisen in Durchflußrichtung des Rauchgases. Mittels einer Zuleitung 7 und einer Ableitung 8 kann Wasser durch den die Rohre 4 umgebenden Raum geleitet werden. Der Mantel 3 überragt die Böden 1 und 2 und verjüngt sich konisch auf den Querschnitt des Rauchgasrohres 9. Zur Verringerung von Wärmeverlusten ist der Wärmeaustauscher von einer Isolation 5 umgeben.

Das Verfahren zur Herstellung des Wärmeaustauschers i st schematisch in den Figuren 3 a bis 3 d dargestellt. Figur 3 a zeigt einen ebenen Boden 1, in den eine Anzahl von kreisförmigen Öffnungen 6 gestanzt ist, und ein Rohr 4. Das Rohr 4 weist einen geringfügig größeren

130030/0099

Außendurchmesser auf, als die Öffnungen 6 in dem Boden 1. Nach dem Stanzen der Öffnungen 6 wird der Boden 1 geglüht und durch spanlose Formung kreisförmig gewölbt. Das Rohr 4 wird in Anpassung an die Wölbung schräg abgeschnitten. Figur 3 b zeigt den gewölbten Boden 1 und das schräg abgeschnittene Rohr 4. Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird das Rohrende geglüht und durch die der Abschrägung des Rohres 4 entsprechende öffnung 6 des Bodens 1 gedruckt. Dabei wird, wie in Figur 3 c dargestellt das Rohr 4 etwas eingezogen und der Rand der öffnung 6 geringfügig nach außen gebördelt. Anschließend wird mit einem geeigneten Werkzeug das Rohrende zusammen mit dem umgebenden Rand weitergebördelt, so daß sich der in Figur 3 d dargestellte Zustand ergibt.

In gleicher Weise werden die übrigen Rohre 4 mit den Böden 1 und 2 verbunden, wobei die Wölbungen der Böden 1 und 2 in die gleiche Richtung weisen. Durch Auftragen von Hartlot auf die gesamten Außenflächen der Böden 1 und 2 und insbesondere auf die umgebördelten Rohrenden und die umgebenden Ränder der öffnungen 6 wird eine feste Verbindung zwischen den Rohren 4 und den Böden 1 und 2 hergestellt. Abschließend wird der Mantel 3 um die Böden gelegt und mit diesen verlötet.

130030/0099

Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine besonders einfache und wirtschaftliche Herstellung des Wärmeaustauschers. Es hat sich gezeigt, daß eine sichere Verbindung zwischen den Rohren und den Böden erzielt wird. Der Wärmeaustauscher selbst ermöglicht durch die Wölbung der Böden einen erleichterten Durchtritt der Rauchgase durch die Rohre, ohne den Zug des Schornsteins zu beeinträchtigen. Mit ihm können erhebliche Wärmemengen den durchströmenden Rauchgasen entzogen werden. Insgesamt kann daher von einer hervorragenden Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.

130030/0099

Claims

29480Ab

Patentansprüche :

/Λ. Wärmeaustauscher aus Kupfer für Rauchgasleitungen zur Erhitzung von Brauchwasser auf Temperaturen deutlich unter dem Siedepunkt, bestehend aus einem Mantel mit einem unteren und oberen Boden, sich von dem unteren zu dem oberen Boden erstreckende und diese durchdringende Rohre zur Durchleitung des Rauchgases und einer Zu- und einer Ableitung zur Durchleitung von Wasser durch den von dem Mantel und den Böden begrenzten und die Rohre umgebenden Raum, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (1, 2) gleichmäßig gewölbt sind und die Wölbungen in Durchflußrichtung des Rauchgases weisen.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) zylindrisch ist und die Böden (1, 2) kugelförmig gewölbt sind.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) im Querschnitt rechteckig ist und die Böden (1, 2) zylindrisch gewölb sind.
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) die Böden (1, 2)

1300 3 0/0099

ORIGINAL INSPECTED

überragt und sich nach außen verjüngt.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (4) und die umgebenden Ränder der Böden (1, 2) nach außen gebördelt sind.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Hartlotschicht auf der gesamten Außenseite der Böden (1,2).
7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine den Mantel (3) umgebende Isolation (5).
8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers aus Kupfer für Rauchgasleitungen zur Erhitzung von Brauchwasser auf Temperaturen deutlich unter dem Siedepunkt, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwei ebene Böden (1, 2) mit kreisförmigem Umfang mit einer Anzahl von kreisförmigen öffnungen (6) versehen werden, die bei beiden Böden (1, 2) an den gleichen Stellen angeordnet sind,

- die Böden (1, 2) geglüht werden,

- die Böden (1, 2) durch spanlose Formung gleichmäßig gewölbt werden,

- Kupferrohre(4), deren Außendurchmesser geringfügig

130030/0099

_ 4- - 2 9 4 8 O Λ

größer ist als dor Durchmesser der öffnungen (6) in den Böden (1, 2) vor dem Wölben in Anpassung an die gewölbten Böden (1, 2) schräg abgeschnitten werden,

- die Rohrenden geglüht v/erden,

- die Rohrenden durch die Öffnungen (6) der Böden (1, 2) gedruckt werden, wobei die Wölbungen der Böden (1, 2) in die gleiche Richtung weisen,

- der Rand jedes Rohrendes mit dem umgebenden Rand der entsprechenden Öffnung (6) hart verlötet wird,

- die Böden (1, 2) mit einem mit einer Zu- und Ableitung (I₁ 8) für das zu erhitzende Wasser versehenen Mantel (3) umgeben werden und am Rand mit diesem verlötet werden, wobei der Mantel (3) an beiden Enden des Wärmeaustauschers über die Böden (1, 2) hinausragt und sich nach außen verjüngt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) in den Böden (1, 2) gestanzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (4) und die umgebenden Ränder der Öffnungen (6) vor dem Verlöten nach außen gebördelt werden.

130030/0099
11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verlöten der Rohrenden mit den Rändern der Öffnungen (6) Lot auf die gesamte obere und untere Außenfläche der Böden (1, 2) aufgetragen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Rohre (4) und dem Durchmesser der öffnungen (6) in den ungewölbten Böden (1, 2) der Dicke der Böden (1, 2) entspricht.

130030/0099