DE3622266C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers aus einer Aluminiumlegierung im Druckgußverfahren und auf die Anwendung des Verfahrens für die Herstellung von Gußkesselgliedern.

Es ist weitgehend üblich, als Werkstoff zur Herstellung von Gußkesselgliedern Grauguß zu verwenden. Die Gußkesselglieder stellen hierbei Hohlkörper dar, die etwa prismatischen Schnitt haben. Der Hohlkörper ist mit einem an der Ecke liegenden Wasser­ zulauf und einem an der diagonal gegenüberliegenden Ecke ver­ sehenen Wasserablaufanschluß verbunden. Zu- und Ablaufanschluß sind als das Gußkesselglied durchsetzende Rohrstutzen ausgebildet Die einzelnen Gußkesselglieder werden aneinandergelegt und durch eine Spanneinrichtung miteinander verbunden. Hierbei liegen sämtliche Vor- und Rücklaufanschlüsse aneinander, ge­ gebenenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung, so daß ein gemeinsamer Kesselblock-Rücklauf- und -Vorlaufanschluß entsteht, wobei das Wasser vom einen in den anderen über die hydraulische Parallelschaltung aller Innenräume der Gußkesselglieder strömt. Die Außenwände zweier Gußkesselglieder stehen im Abstand, so daß sich ein oben und unten freier Zwischenraum bildet, durch den jeweils die Rauchgase des den Gußkesselblock beheizenden Brenners hindurchstreichen. Sowohl an den dem Wasser zugewandten als auch an den den Rauchgaszügen zugewandten Seiten sind die Gußkesselglieder mit Rippen oder Noppen versehen, um einen besseren Wärmeübergang zu ermöglichen.

Die Fertigung dieser Gußkesselglieder aus Grauguß ist relativ kostenaufwendig, das Material selbst hat einen nicht sehr guten Wärmeübergang.

Somit gibt es seit langem bereits Bestrebungen, den thermischen Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zwischen Rauchgas und Wasser zu verbessern. Bislang hat man dies über spezielle Gestaltungen der dem Rauchgas beziehungsweise dem Wasser zugewandten Seiten der Gußkesselglieder zu bewerkstelligen versucht.

Bekannt ist weiterhin ein in der GB-PS 10 34 167 beschriebenes Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter Radiatoren. Diese bestehen aus zwei identischen, schalenförmigen Stahlpreßteilen, welche an den auskragenden Rändern mittels eines Lichtbogen­ schweißverfahrens miteinander verbunden werden. Das Preßverfahren, erforderliche notarialen Nachbehandlungen sowie das Lichtbogen­ schweißverfahren stellen komplizierte Technologien dar, deren erreichbare Toleranzen dennoch zu wünschen übrig lassen.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein preiswertes Herstellungsverfahren für solche Gußkesselglieder anzugeben beziehungsweise den Wärmeübergang zwischen den beiden Medien zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe besteht herstellungstechnisch in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und in der Anwendung auf einen Heizkessel gemäß Anspruch 4.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Aus­ führungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 3 der Zeichnung näher verdeutlicht.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf ein fertiges Gußkesselglied,

Fig. 2 die beiden Teile des Gußkesselgliedes vor dem Schweißen und

Fig. 3 den geschweißten Endzustand.

In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Das in der Fig. 1 dargestellte Gußkessel-Mittelglied aus Alu­ minium oder einer Aluminiumlegierung weist eine Unterseite 1 und eine Oberseite 2 sowie eine Vorderseite 3 und eine Rück­ seite 4 auf. Das Gußkesselglied bildet etwa quaderförmige Gestalt, wobei es einen hohlen Innenraum 5 aufweist, der, abgesehen von der Wandstärke, bis an sämtliche vier Seiten heranreicht. Weiterhin ist das Kesselglied von zwei Wärmetauscherseiten 6 und 7 begrenzt. Der hohle Innenraum 5 ist mit einem Rücklaufan­ schlußstutzen 8 und mit einem Vorlaufanschlußstutzen 9 für ein aufzuheizendes Medium, hier insbesondere Wasser, verbunden. Über den Rücklaufstutzen 8 wird dem Innenraum 5 Heizungswasser zugeleitet, erwärmt und über den Vorlaufanschlußstutzen 9 wieder abgeführt.

Die Unterseite 1 ist mit Rippen 10, die Wärmetauscherfläche an den Außenseiten des fertigen Kesselgliedes mit kegelstumpf­ artigen Nocken 11 versehen, zwischen denen sich geschlängelte Pfade für den Rauchgasstrom eines den Kessel erwärmenden Brenners ausbilden. Auf der den Innenraum 5 begrenzenden Wärmetauschfläche sind mehrere große Stege 12 vorgesehen.

Das Herstellungsverfahren dieses Gliedes selbst geht aus den Fig. 2 und 3 genauer hervor. Mittels eines Druckgieß- oder Schmiedewerkzeuges werden zwei identische Hälften 13 und 14, - nach Umschlagen - entlang einer Mittelberührungslinie 15 zusammengefügt. Diese Linie 15 erstreckt sich auf der Unter-, Ober-, Vorder- und Rückseite sowie in Rohrstutzen für Vor- und Rücklaufanschluß sowie den Rippen 10 und den Stegen 12. Die Berührungslinie 15 wird nun zur Vorbereitung des Schweißens mit Abschrägungen 16 versehen. Solche Abschrägungen 16 können auch im Bereich der Stege 12 vorgesehen sein. Sie sind in jeder der Hälften 13 und 14 vorgesehen, und zwar in gleicher Richtung, so daß sich der entstehende Spalt bei einer Aneinanderlage nach außen hin vergrößert. Die zusammengefügten Hälften 13 und 14 werden nun in einen luftverdünnten beziehungsweise eva­ kuierten Raum gebracht und mit einem Elektronenstrahl- oder Laser-Impuls-Verfahren verschweißt.

Nach Abschluß des Schweißvorgangs ergibt sich das fertige Kessel­ mittelglied, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, das nur noch an den bestehenden Schweißnähten 17 erkennbar ist.

Aus Gründen der Druckfestigkeit ist es notwendig, daß die Schweiß­ naht 17 durchgeschweißt ist.

Es ist möglich, die beiden Hälften 13 und 14 so auszubilden, daß sie das Schweißgut in Form eines Ansatzes bei der Herstellung mit aufweisen. Es kann aber auch mit extern zugeführtem Schweiß­ material gearbeitet werden.

Es ist auch möglich, in Abweichung des beschriebenen Ausführungs­ beispieles nicht von identischem Hälftenmaterial auszugehen, sondern die Teilungsfuge entlang der Berührungslinie 15 anders zu legen, so daß demgemäß die den Wasserraum begrenzende Innen­ fläche 18 beziehungsweise 19 einer der beiden Teilschalen 6 oder 7 so verläuft, daß sie mit der Projektion der Fläche 18 oder 19 zusammenfällt. Das würde bedeuten, daß nur die eine Teilschale die Stege 12 aufweist, während die andere Wärmetausch­ fläche 18 oder 19 plan wäre. Sind die Stege auf beiden Seiten der Flächen 18 oder 19 vorhanden, können sie einander an der Berührungslinie 15 berühren. Entsprechendes gilt bei einseitig angeformten Stegen 12, welche die gegenüberliegende Fläche 18 oder 19 berühren können.

Hervorzuheben sind bei dem geschilderten Verfahren die besonderen Vorteile, daß sich bei nahezu gleicher Außenfigurierung des Endproduktes Kesselgußglieder erzeugen lassen, indem diese aus einfachen Maschinenguß- oder Schmiedeteilen zu einem Hohl­ glied zusammengeschweißt werden, wobei die bei Grauguß erforder­ liche umständliche Formgebung mit verlorenem Kern unnötig ist und daß sich aufgrund der Wahl von Aluminium als Herstellungs­ material ein sehr viel besserer Wärmeübergang bei gleichzeitiger Reduzierung des Gewichtes ergibt.

Zusätzlich können an den dem Wasser zugewandten Seiten 18 be­ ziehungsweise 19 vorzugsweise identische Haken 20 vorgesehen sein. Beim Aufeinanderlegen der beiden Hälften 13 und 14 gleiten die beiden Haken 20 ineinander und halten die beiden Teile 13 und 14 aneinander fest. Hiermit kann einerseits erreicht werden, daß die beiden Hälften 13 und 14 beim Schweißvorgang besser aneinandergehalten werden, zum anderen ist bei auftreten­ den hohen Drücken im Heizungskreis ein Aufbeulen der Mittel­ kesselglieder erheblich erschwert.

Für die Fertigung der Kesselendglieder gilt dies analog. Hierbei wird eine Hälfte 13 oder 14 mit einer abweichend gestalteten anderen Hälfte 14 oder 13 zusammengeschweißt.

Als Material für die Kesselglieder eignen sich aluminiumhaltige Druckgußlegierungen nach DIN 1725, insbesondere kupferarme Legierungen des Typs AlSi 10, AlSi 12 und AlSi 10 MG. Die Kupfer­ armut der Legierung ist wichtig für die Korrosionsbeständigkeit. Falls die Kesselglieder im Schmiedeverfahren hergestellt werden, eignen sich alle aus Korrosionsgründen kupferarmen Knetlegierungen auf Aluminiumbasis. Bevorzugt werden hier die Legierungen des Typs AlMg und AlMgMn verwendet.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers aus einer Aluminiumlegierung im Druckgußverfahren, wobei, ausgehend von einem Hohlraum begrenzenden Teilschalen, diese aneinandergelegt und anschließend im luftver­ dünnten Raum mittels eines Elektronenstrahls oder Laser-Impuls-Verfahrens verschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial untereinander gleiche Teil­ schalen in Form von Hälften verwendet werden.

3. Die Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 für Gußkesselglieder in der Heizungstechnik.

4. Gußkesselglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den den Wasserraum (5) begrenzenden Seiten (18, 19) Haken (20) vorgesehen sind.