DE4310118A1 - Durchlaufwasserheizer und Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers des Durchlaufwasserheizers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufwasserheizer mit einer Verbrennungskammer, einer die Verbrennungskammer umgebende Rohrschlange und einem Lamellenblock sowie ein Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers.

Gasbeheizte Durchlaufwasserheizer besitzen als Wärmeübertrager eine Verbrennungs­ kammer, eine die Verbrennungskammer umgebende Kühlschlange und einen Lamellen­ block, in dem der primäre Wärmeübertragungsvorgang stattfindet. In der Kühlschlange wird das Kaltwasser von der Wasserarmatur zum Lamellenblock geführt, wobei gleich­ zeitig eine Kühlung der Verbrennungskammer stattfindet. In einem Verbindungsrohr strömt das erwärmte Wasser zur Mischbatterie bzw. zu den Fernzapfstellen. Da der La­ mellenblock eine hohe Wärmeübertragungsleistung erbringen muß, hat es sich bereits seit längerem in der Praxis bewährt, die das Wasser führenden Rohre im Lamellenblock oval auszubilden. Bedingt durch die ovalen Rohre ist die Herstellung des Lamellen­ blockes jedoch sehr zeitaufwendig, insbesondere was die Verbindung der einzelnen Rohre miteinander außerhalb des Lamellenblockes anbetrifft. Durch den ovalen Quer­ schnitt der Rohre müssen die Verbindungsstücke an ihren Enden ebenfalls einen ovalen Querschnitt aufweisen. Die Herstellung paßgenauer Verbindungsstücke ist sehr aufwen­ dig und erfordert besondere maschinentechnische Ausrüstungen. Die Verbindung mit den oval ausgebildeten Rohrbögen erfolgt als Steckverbindung, die anschließend gelötet wird. Zwischen den zu fügenden Verbindungsteilen darf nur ein geringer Spalt bestehen, um eine feste und dichte Lötverbindung zu erzielen. Stimmen die ovalen Formen der zu verbindenden Teile nicht paßgenau überein, so ergeben sich zusätzliche Probleme beim Löten, es wird mehr Lot verbraucht und der Zeitaufwand für das Löten erhöht sich. Der Lötprozeß ist nur manuell durchführbar und kann nicht automatisiert werden. Der gesamte Prozeß der Verbindung der ovalen Rohre des Lamellenblockes einschließlich des Fügeprozesses führt zu Qualitätsproblemen und erfordert einen zusätzlichen Material- und Fertigungsaufwand.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Durchlaufwasserheizer mit einer Verbren­ nungskammer, einer die Verbrennungskammer umgebende Rohrschlange und einem Lamellenblock mit oval ausgebildeten Rohren zu schaffen, bei dem ein einfaches, schnelles und paßgenaues Verbinden der Rohrenden bei geringem Zeit- und Materialauf­ wand und ein automatisches Löten der Verbindungsteile ermöglicht wird. Ferner war es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertra­ gers zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die ovalen Rohre an den Enden außerhalb des Lamellenblockes einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und mit paßge­ rechten Formstücken verbunden sind. Die Enden der ovalen Rohre sind zur Bildung einer einer Steckverbindung aufgeweitet oder eingezogen. Die Ränder der Endstücken der Rohre können mit einer Bördelung, einer Tulpung oder einer Schräge versehen sein. Die Erfindung hat den Vorteil, daß zum Verbinden der ovalen Rohre handelsübliche Ver­ bindungsstücke mit entsprechendem kreisrunden Querschnitt eingesetzt werden können. Dadurch kann eine hohe Paßgenauigkeit der zu verbindenden Teile erreicht werden und der nachfolgende Lötprozeß kann vollautomatisiert werden.

Das Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers ist durch folgende Verfahrens­ schritte gekennzeichnet:

• - die Lamellen, die ovalen Rohre und die Verbrennungskammer werden in an sich bekannter Weise zu einer Baugruppe montiert,
• - diese vorgefertigte Baugruppe wird mit der unteren Seite der Lamellen auf einer Aufsetzplatte in einer Rohrendumformmaschine plaziert, die hintere Kante der Rohrbögen wird gegen einen Anschlag und die hintere Längskante der vorgefertigten Baugruppe ebenfalls gegen einen Anschlag gedrückt,
• - mittels auf die obere Kante der Lamellen wirkender Klemmittel wird die vorgefertigte Baugruppe arretiert,
• - durch als Dorne und Einziehring ausgebildete Rundungswerkzeuge werden die ovalen Enden der Rohre in einen kreisrunden Querschnitt umgeformt und
• - die rückgerundeten Enden werden mit paßgenauen kreisrunden Formstücken verbunden.

Die rückgerundeten Enden können eingezogen oder aufgeweitet werden. Das Aufweiten oder Einziehen kann in einem Arbeitsgang mit dem Rückrunden durchgeführt werden. Die rückgerundeten Enden und die paßgenauen kreisrunden Formstücke können durch Löten, Schweißen und Kleben verbunden werden. Sollen die zu verbindenden Teile gelötet werden, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die rückgerundeten Endstücke mit einer werden, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die rückgerundeten Endstücke mit einer Lötringführung zu versehen. Bei der Herstellung des Wärmeübertragers kann somit der Zeitaufwand für die Verbindung der ovalen Rohre wesentlich gesenkt werden. Außerdem läßt sich der Fügeprozeß automatisieren und es treten keine Qualitätsprobleme auf. Der gesamte technologische Ablauf zur Herstellung der Wärmeübertrager- Baugruppe läßt sich dadurch vereinfachen und rationalisieren.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Wärmeaustauscher im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1, wobei das Rohrstück eingezogen ist,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Wärmeaustauscher dargestellt, der für einen Einsatz in einem gasbe­ heizten Durchlaufwasserheizer vorgesehen ist. Der Wärmeaustauscher weist einen Lamel­ lenblock 1 auf, durch den vier im Querschnitt ovale Rohre 3 (Fig. 3) hindurchgeführt sind. Die einzelnen Lamellen 2 werden in einer Vorrichtung zu einem Lamellenblock 1 positio­ niert und die Verbrennungskammer 4 wird auf den Lamellenblock 1 aufgesetzt. Danach werden die vier ovalen Rohre 3 in die ovalen Öffnungen der Lamellen 2 eingeschoben und durch Löten mit diesen verbunden. Die aus dem Wärmeaustauscher herausragenden Rohrenden besitzen einen ovalen Querschnitt und werden auf einem speziellen Automaten rückgerundet und weisen danach einen kreisrunden Querschnitt auf. Das Rückrunden kann sowohl durch Aufweiten oder Einziehen erfolgen.

In der Fig. 1 haben die Rohrenden 5 eine Aufweitung 6, die mit einer Tulpung 8 versehen ist. Die Darstellung in der Fig. 2 zeigt ein eingezogenes Rohrstück 9. Die aufgeweiteten oder eingezogenen Rohrenden sind an den erforderlichen Stellen mit paßgenauen kreis­ runden Verbindungsstücken 7 verbunden, wobei die Verbindungen als Steckverbindung ausgebildet sind. Die vorgesehene Tulpung 8 dient als Lötringführung. An Stelle einer Tulpung können die Ränder der Rohrenden auch mit einer Bördelung oder einer Schräge versehen sein.

Je nach der Art des Rückrundens können die vorgefertigten Wärmeaustauscher Rohren­ den mit verschiedenen Durchmessern aufweisen. Die Verbindung der Rohrenden erfolgt mit handelsüblichen Verbindungsstücken, wobei der Lötprozeß vollkommen automatisiert werden kann. Die als Steckverbindung ausgebildeten kreisrunden Bauteile gewährleisten eine dauerhafte stabile Verbindung.

Gegenüber der bisher angewandten Technik, die ovalen Rohrenden mit speziell angefer­ tigten ovalen Formstücken zu verbinden, werden durch die Erfindung erhebliche Einspa­ rungen an Arbeitszeit erzielt und der gesamte Montage- und Fertigungsprozeß kann automatisiert werden. Die so hergestellte Verbindung zwischen den ovalen Rohren des Wärmeaustauschers erweist sich als dauerhaft über eine lange Betriebsdauer.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens zur Herstellung des Wärmeübertra­ gers ist folgender.

In einem ersten Arbeitsgang werden die Lamellen 2 in eine Vorrichtung eingelegt und in den erforderlichen Abständen zueinander positioniert. Auf diesen Lamellenblock 2 wird die Verbrennungskammer 4 aufgesetzt und die ovalen Rohre 3 werden in die vorbereite­ ten ovalen Öffnungen der Verbrennungskammer 4 und der Lamellen 2 eingeschoben und arretiert. Anschließend werden die Lamellen 2 an den ovalen Rohren 3 durch Löten befe­ stigt. Die ovalen Rohrenden ragen ein Stück aus dem vorgefertigten Wärmeübertrager heraus. Dieser wird nunmehr mit der unteren Seite der Lamellen 2 auf eine Aufsetzplatte in einer Rohrendenumformmaschine plaziert. Bei dem Aufsetzen des Wärmeaustauschers wird die hintere Kante der zwei Rohrbögen gegen einen Anschlag gedrückt. Durch einen Zylinder wird desweiteren die hintere Längskante gegen einen Anschlag gedrückt, um den Wärmeaustauscher in der Längsachse vor dem Klemmen zu richten.

Mittels einem gefederten Klemmer, der auf die obere Kante der Lamellen aufdrückt, wird der Wärmeaustauscher festgehalten. Durch Auslösen eines Impulses wird die Verformung eingeleitet. Diese erfolgt durch Spezialwerkzeuge. Die Ovalprofile werden in einer Operation zu Rundprofilen umgeformt.

Das Werkzeug ist so gestaltet, daß die Ovalform in eine kreisrunde Form übergeht. Dieses Werkzeugteil wird in das Ovalrohr gedrückt, wobei sich aufgrund der genannten Formän­ derung die Verformung des Rohres im Bereich des Rohrendes ergibt. Analog werden in einem zweiten bzw. dritten Verfahrensschritt die Rundprofile mit ent­ sprechend ausgelegten Werkzeugen eingezogen und angeschrägt.

Alle Verformungsarbeitsgänge werden nacheinander auf einer Maschine ausgeführt, wo­ bei der jeweils erforderliche Werkzeugwechsel automatisch erfolgt. Danach werden aus einem Vorratsmagazin mittels Manipulatoren die entsprechenden Ver­ bindungsstücke 7 in die jeweiligen kreisrunden, aufgeweiteten Öffnungen eingesetzt, fixiert und mittels eines Lötautomaten werden die Verbindungsstücke 7 gelötet. Danach werden die Klemm- und Fixiermittel automatisch gelöst und der fertige Wärmeübertrager wird durch automatisch betätigbare Greifer in die nächstfolgende Montageposition ge­ bracht.

Claims (12)

1. Durchlaufwasserheizer mit einem Wärmeübertrager, bestehend aus einer Verbren­ nungskammer, einer die Verbrennungskammer umgebende Rohrschlange und einem Lamellenblock mit oval ausgebildeten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die ovalen Rohre (3) an den Enden außerhalb des Lamellenblockes (1) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und mit paßgerechten Formstücken (7) verbunden sind.

2. Durchlaufwasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (5) der ovalen Rohre zur Bildung einer Steckverbindung aufgeweitet sind.

3. Durchlaufwasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (5) der ovalen Rohre zur Bildung einer Steckverbindung eingezogen sind.

4. Durchlaufwasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Endstücke der Rohre eine Bördelung aufweisen.

5. Durchlaufwasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke der Rohre eine Tulpung (8) aufweisen.

6. Durchlaufwasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre mit einer Schräge versehen sind.

7. Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - die Lamellen, die ovalen Rohre und die Verbrennungskammer in an sich bekannter Weise zu einer Baugruppe montiert werden,
• - diese vorgefertigte Baugruppe mit der unteren Seite der Lamellen auf einer Aufsetzplatte in einer Rohrendumformmaschine plaziert, die hintere Kante der Rohrbögen gegen einen Anschlag und die hintere Längskante der vorgefertigten Baugruppe gegen einen Anschlag gedrückt werden,
• - mittels auf die obere Kante der Lamellen wirkender Klemmittel die vorgefertigte Baugruppe arretiert wird,
• - durch als Dorne und Einziehring ausgebildete Rundungswerkzeuge die ovalen En­ den der Rohre in einen kreisrunden Querschnitt umgeformt werden und
• - die rückgerundeten Enden mit paßgenauen kreisrunden Formstücken verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgerundeten Enden eingezogen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgerundeten Enden aufgeweitet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwei­ ten oder Einziehen in einem Arbeitsgang mit dem Rückrunden durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die rück­ gerundeten Endstücke mit einer Lötringführung versehen sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rück­ gerundeten Enden und die paßgenauen kreisrunden Formstücke durch Löten, Schwei­ ßen oder Kleben verbunden sind.